NASKAH PUBLIKASI TUGAS AKHIR REVERSE ENGINEERING (PENGAMBILAN DATA DAN KALIBRASI 3D DENGAN MENGGUNAKAN KAMERA DIGITAL)

Transkripsi

1 NASKAH PUBLIKASI TUGAS AKHIR REVERSE ENGINEERING (PENGAMBILAN DATA DAN KALIBRASI 3D DENGAN MENGGUNAKAN KAMERA DIGITAL) Naskah Publikasi Tugas Akhir ini Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun : CHOIRUL LISTIANTO NIM : D JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2016

2 HALAMAN PENGESAHAN NASKAH PUBLIKASI TUGAS AKHIR Artikel berjudul Reverse Engineering (Pengambilan Data Dan Kalibrasi 3d Dengan Menggunakan Kamera Digital), telah telah disetujui pembimbing dan disyahkan koordinator sebagai syarat untuk seminar Tugas Akhir dan ujian Tugas Akhir pada jurusan Teknik Mesin fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Dipersiapkan Oleh : Nama : CHOIRUL LISTIANTO NIM : D Disetujui pada : Hari : Rabu Tanggal : 24 Februari 2016 Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping Bambang WF, ST, M.T. Pramuko IP, Ir, M.T. Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin Tri Widodo Besar Riyadi, ST., M.Sc., Ph.D

3 REVERSE ENGINEERING (PENGAMBILAN DATA DAN KALIBRASI 3D DENGAN MENGGUNAKAN KAMERA DIGITAL) Choirul Listianto, Bambang Waluyo Febriantoko, Pramuko Ilmu Purboputro Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. Jl. A. Yani Pabelan Kartasura Trompol Pos 1 Sukoharjo. listianto.choirul@gmail.com. ABSTRAKSI Penelitian ini bertujuan untuk reverse engineering atau Pembuatan gambar CAD tiga dimensi (3D) dengan cara pengolahan data digital dengan menggunakan software Autodesk 123D Catch untuk pengolahan data digital, Autodeks Meshmixer untuk editing gambar tiga dimensi (3D), dan DDS Solidworks untuk pengambilan data-data yang diperlukan. Obyek penelitian yaitu benda berbentuk kubus dan limas segitiga. Penelitian ini juga bertujuan untuk pengetahui kepresisian dari hasil pengolahan gambar digital dengan obyek mula-mula. Penelitian ini menggunakan dua metode yaitu metode A dengan pengambilan gambar secara acak atau tidak menggunakan sudut yang ditentukan, dan metode B dengan pengambialan gambar dengan sudut yang ditentukan. Dalam pengambilan gambar dilakukan secara melingkar 360 o dengan sudut geser o. Dari data penelitian menunjukan bahwa hasil yang diperoleh dari reverse engineering pengolahan gambar digital yaitu penyimpangan pada obyek kubus, terbesar mm (-1.60%) yang terdapat pada kubus tanpa sudut dan terkecil 0,00 (0.00%) mm terdapat pada kubus dengan menggunakan sudut. Untuk limas segi tiga penyimpangan terbesar 1,66 mm (0.96%) terdapat pada limas tanpa sudut, dan terkecil -0,37 (-0.21%) terdapat pada limas tanpa sudut. Kata kunci : Reverse Engineering, Editing, Metode, Sudut, Softwere

4 REVERSE ENGINEERING (PENGAMBILAN DATA DAN KALIBRASI 3D DENGAN MENGGUNAKAN KAMERA DIGITAL) Choirul Listianto, Bambang Waluyo Febriantoko, Pramuko Ilmu Purboputro Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. Jl. A. Yani Pabelan Kartasura Trompol Pos 1 Sukoharjo. listianto.choirul@gmail.com. ABSTRACT This study aims to reverse engineering or Making the CAD drawing three-dimensional (3D) by way of processing digital data by using software Autodesk 123D Catch for processing digital data, Autodeks Meshmixer for editing images of three-dimensional (3D), and DDS Solidworks to capture data required. The research object is a cube and a triangular pyramid shaped objects. The study also aimed to know the precision of digital image processing results with the first object. This study used two methods: Method A by shooting randomly or not using the specified angle, and method B with shooting with adjustable angles. In the image is taken in a circle 360 with sliding angle From the data of the study showed that the results obtained from the reverse engineering of digital image processing is a deviation in the cube object, the largest is mm (-1.60%) contained in the cube without corners and smallest is 0.00 (0.00%) mm contained in a cube by using corner. For a triangular pyramid the largest deviation is 1.66 mm (0.96%) contained in the pyramid without angles, and the smallest is (-0.21%) contained in the pyramid with no angles. Keywords: Reverse Engineering, Editing, Methods, Angle, Software

5 PENDAHULUAN Latar Belakang Reverse engineering (RE) adalah sebuah proses dalam bidang manufacturing yang bertujuan untuk mereproduksi atau membuat ulang model yang sudah ada baik (komponen, sub assembly, atau produk). (Urbanic, R. J. dkk. 2008). Menurut Bagci, E. (2009), reverse engineering (RE) juga dapat dimanfaatkan untuk mengevaluasi sistematis dari suatu produk dengan tujuan replikasi atau pembuatan model. Kendala dari reverse engineering yang sering di jumpai metode pengukuran langsung membutuhkan waktu yang lama, belum bisa menjangkau bagian yang sulit, menggunakan alat ukur tiga dimensi (3D) atau CMM (Coordinate Measuring Machine) yang juga membutuhkan waktu yang lama dan hasil desain belum akurat dan presisi. (Corbo P. dkk. 2004). Dari kelemahan diatas maka pada penelitian ini menggunakan metode baru yaitu pengolahan gambar digital dengan bantuan software Autodesk 123D Catch untuk pengolahan gambar digital, Autodeks Meshmixer untuk editing gambar tiga dimensi (3D), dan DDS Solidworks untuk pengambilan datadata yang diperlukan. Metode ini tahapanya yaitu menggabungkan deri beberapa foto digital, yang selanjutnya diubah menjadi gambar tiga dimensi (3D). Tujuan Penelitian Tujuan dalam proses desain kali ini adalah : 1. Pembuatan gambar CAD tiga dimensi (3D) dengan cara pengolahan gambar digital. 2. Membandingkan hasil gambar CAD tiga dimensi (3D) dengan obyek mula-mula. Manfaat Penelitian Dari hasil penelitian diharapkan memberikan manfaat yang positif bagi : 1. Dunia pendidikan sebagai referensi untuk mempelajari cara reverse engineering. 2. Sebagai acuan dunia industri di bidang manufaktur dalam melakukan reverse engineering. Batasan Masalah Dalam penelitian kali ini diberikan batasan-batasan agar lebih fokus pada batasan masalah dan tidak terjadi meluasnya masalah. Batasan masalahnya sebagai berikut: 1. Pembuatan desain menggunakan metode reverse Engineering. 2. Desain hanya mengacu pada obyek yang telah ditentukan. 3. Desain menggunakan metode pengolahan gambar digital yaitu dengan gambar dua dimensi (2D) hasil kamera digital yang diubah menjadi tiga dimensi (3D). TINJAUAN PUSTAKA Bagci E, (2009), Reverse engineering didefinisikan sebagai evaluasi sistematik dari suatu produk dengan tujuan membuat replika. Hal ini melibatkan desain ulang bagian baru dari perbaikan

6 bagian yang rusak atau pecah, peningkatan presisi model. Urbanic,R.J. (2008) melakukan Reverse Engineering pada sebuah part yang berbentuk poros dan jenis part berputar atau sistem rotary. Kurva yang sudah ada yang bentuknya masih tidak rata dibuat garis yang menyatukan tiap - tiap kurva yang tidak menyatu pada titik rata rata, sehingga terbentuk kurva, kurva tersebut selanjutnya di rotarikan terhadap garis sumbu sehingga menghasilkan permukaan atau solid revolve. Riska,M.M (2012) melakukan sebuah penelitian reverse engineering dengan menggunakan CMM (Coordinate Measuring Machine) manual untuk mencari koordinat 3D dari suatu part. Langkah selanjutnya yaitu memasukkan point ini ke software SOLIDWORK yang kemudian di satukan dengan menggunakan kurva. Setelah kurva terbentuk maka permukaan dapat dibuat sehingga menghasilkan suatu part. Nugroho,H. (2011) membuat sebuah penelitian mengenai Reverse Engineering mengunakan bantuan software 3D max untuk membuat outer body dari sebuah pesawat terbang. Metode yang digunakan yaitu dengan pengolahan data digital yang berupa sket 2D yang selanjunya di convert ke software 3D max. Tahap selanjutnya yaitu pembuatan outer body dari pesawat dengan metode NURBS cuves. Kurva ini berupa garis-garis kurva yang sesuai dengan sket outer body pesawat terbang yang akan membentuk sebuah sket kurva. Setelah membentuk sket kurva maka dengan tools Creat U Loft Surface kurva ini dapat membentuk sebuah permukaan yang sesuai dengan sket kurva. Alrashdan,A. dkk, (1999) Reverse engineering adalah proses mengembangkan Computer Aided Design (CAD) model dan database manufaktur untuk suatu part. Proses ini digunakan dalam pemodelan prototype CAD, merancang cetakan, dan perbaikan bagian part dengan permukaan yang kompleks. Pada pengambilan data otomatis digital 3 Dimensi (3D) yang ditangkap oleh scanner laser atau Coordinate Measuring Machine (CMM). Corbo P. dkk, (2004) Teknik Reverse Engineering secara luas digunakan dalam proses pengembangan produk dengan sifat estetika. Banyak designer lebih memilih untuk mengevaluasi bentuk produk dan membuat bentuknya fisik model. Model tersebut selanjutnya akan dikonversikan menjadi model CAD 3D. DASAR TEORI Metode Reverse Engineering Menurut Bagci,E. (2009), dalam menciptakan sebuah produk dari produk yang sudah ada atau Reverse engineering ada empat metode yang sering digunakan yaitu pengukuran langsung, dengan Coordinate Measuring Machine (CMM) manual,mesin Coordinate Measuring Machine (CMM), dan pengolahan gambar digital. 1. Pengukuran Langsung Metode ini setiap part dari sebuah produk yang akan didesain ulang diukur satu persatu sehinnga didapatkan data dari dari setiap part.

7 2. Coordinate Measuring machine (CMM) Coordinate Measuring Machine (CMM) adalah sebuah alat ukur tiga dimensi (3D) yang digunakan untuk mengukur koordinat tiga dimensi (3D), metode ini sering kali dilakukan dalam Reverse Engineering. Metode ini adalah membaca koordinat 3 dimensi (3D) yang selanjutnya hasil koordinat tersebut dimasukkan ke dalam sebuah software untuk merubah koordinat ini menjadi sebuah bentuk kurva yang selanjutnya dari kurva ini dibentuk menjadi sebuah model. 3. Pengolahan Gambar Digital Pengolahan data digital yang yang dipakai disini berupa gambar sket bisa berupa gambar 2 dimensi (2D) maupun foto yang seterusnya disusun dengan plane. Plan. Dari plane ini sket 2D yang berupa diatur sesuai sumbu yang sesuai dari sket gambar. Dengan bantuan sket gambar yang masih berupa garis-garis 2 dimensi (2D) yaitu dalam bidang (x,y,z) maka akan diperoleh sebuah kurva 3 dimensi ( 3D). Dari kurva ini dengan bantuan metode surface untuk membentuk sebuah model. Jenis Reverse Engineering Menurut Goa,J. dkk. (2006). Terdapat beberapa jenis dalam Reverse Engineering. Dibawah ini akan di bahas mengenai jenisjenisnya antara lain: 1. Perbaikan Sistem Struktur Pada jenis ini yaitu reverse engineering yang mempertimbangkan faktor ukuran, akurasi, kecepatan scanning, kecepatan pengolahan data, dan dipulihkan bagian kualitas data untuk pemeriksaan. 2. Polygonal Permodelan Dari Reverse Engineering Reverse Engineering (RE) biasa digunakan untuk merekonstruksi bentuk yang geometris dari bagian fisik suatu komponen dengan mengunakan CMM (Coordinate Measuring Machine), scanning laser, data digital dan cara lain dari pengambilan data. Setelah data didapat yang berupa titik-titik point maupun sket dari gambar maupun foto setelah itu di buat desaign nya dengan software CAD (Computer Aided Design) untuk menghasilkan output gambar desainya. Surface (Permukaan) Menurut Menurut Sularso dan Suga,K. (1991). Ada permukaan bebas, yang digunakan dalam desain rekayasa balik seperti bola, silinder, kerucut, dan sebagainya. Ada jenis permukaan lainnya yang dibangun menggunakan kurva. salah satu cara untuk membangun permukaan adalah melalui kurva. Metode ini banyak digunakan karena kemudahan dalam reverse engineering suatu produk. Ada beberapa hal yang menguntungkan dari metode ini karena dengan adanya sket gambar dengan metode ini sebuah permukaan dapat dibentuk tanpa pengukuran atau pengambilan data terlebih dahulu.

8 METODE PENELITIAN cahaya dari lensa menuju ke viewfinder. Dalam penelitian ini kamera DSLR digunakan untuk mengambil foto digital yang nantinya akan diolah menjadi gambar tiga dimensi (3D). 2. Treepod Gambar 3.1 Diagram Alur Metode Penelitian Bahan dan Alat Penelitian Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: 1. Kamera DSLR Gambar 3.2 Kamera DSLR NIKON D3200 Digital Single Lens Reflex (DSLR) adalah kamera digital yang mengunakan system cermin otomatis dam panterprisma atau pantamiror untuk meneruskan Gambar 3.3 Treepod (kaki tiga) Kaki tiga atau treepod adalah stan untuk membantu agar badan kamera bisa berdiri dengan tegak dan tegar. 3. Komputer Dalam penelitian ini komputer digunakan sebagai pengolah data, dari mulai foto sampai menjadi gambar tiga dimensi (3D). Adapun spisifikasi computer yng digunakan yaitu : Procecor CORE i5 dengan Ram 4 GB di Lab. CAD/CAM/CAE Universitas Muhammadiyah Surakarta. 4. Software Softwere komputer adalah sekumpulan data elektronik yang disimpan dan diatur oleh komputer, data elektronik yang disimpan oleh komputer itu dapat berupa program atau instruksi yang akan

9 menjalankan suatu perintah. Melalui softwere atau perangkat lunak inilah suatu komputer dapat menjalankan suatu perintah. Adapun sofwere yank digunakan dalam penelitian ini yaitu: Autodesk 123D Catch untuk pengolahan data digital, Autodeks Meshmixer untuk editing gamabar tiga dimensi (3D), DDS Solidworks untuk pengambilan data-data yang diperlukan, Mocrosoft Word untuk membuat laporan, dan Micorssoft power Poin untuk persentasi. Bahan yang digunakan adalah benda 3 dimensi yang terbuat dari karton dan telah di bentuk menjadi 2 komponen yaitu limas segi tiga dan kubus. PROSES PENELITIAN Gambar 3.5 Diagram alur Proses Penelitian Pengambilan foto benda uji Didalam langkah ini, pengambilan foto di lakukan degan 2 metode, yaitu metode A dan metode B. Metode A Pengambilan foto yang di lakukukan dalam metode ini yaitu dengan cara acak atau tanpa sudut yang ditentukan. Gambar 3.4 Limas segi tiga dan kubus Gambar 3.1 Hasil penggambilan foto dengan metode acak

10 Metode B Pengambilan foto yang di lakukukan dalam metode ini yaitu dengan sudut yang di tentukan. dilakukan secara online. Softwere yang digunakan didalam langkah ini yaitu softwere Autodesk 123D Catch. Hasil pengolahan gambar digital yang telah di proses didalam server kemudian di download. Setelah downloading selesai, gambar hasil download di analisa apakah ada cacat dalam pemprosesan. Gambar 3.2 Hasil pengambilan foto dengan metode sudut Untuk mengatur kamera agar sudut bisa sesuai dengan yang diinginkan maka digunakan pengatur sudut kamera yang berupa segi delapan sebanyak dua buah. Treepod diletakkan di sisi dari segi delapan tersebut, kemudian kamera di geser melingkar 360 o dengan sudut geser o. Gambar 3.3 Pengatur sudut kamera Pengolahan data digital Proses dalam melakukan pengolahan gambar digital Gambar 3.9 Hasil pengolahan gambar digital Editing 3D model Editing dilakukan dengan menggunakan softwere Autodeks Meshmixer. Hasil pegolahan gambar digital yang telah di proses didalam Autodeks 123D Catch masih diperlukan proses selanjutnya yaitu proses editing. Editing dilakukan karena ukuran gambar tiga dimensi (3D) yang dihasilkan Autodeks 123D Catch tidak sama dengan obyek mula-mula. Pada saat dilakukannya prose editing, yang perlu di perhatikan adalah volume dari gambar tiga dimensi (3D). volume gambar akan mempengaruhi dari kepresisian gambar. Jadi yang harus dilakukan dalam proses editing adalah merubah volume agar mendekati dengan volume obyek mula-mula.

11 Pengukuran hasil editing 3D model Dalam langkah ini pengukuran menggunakan softwere Solidworks Untuk membuka file dari dari proses editing dengan menggunakan softwere Autodeks Meshmixer, file di Save As ke dalam format STL (STereo Lithography). Setelah itu file baru bisa dibuka dengan menggunakan softwere Solidworks dan kemudian dilakukan proses pengukuran. Cara mengukur kubus dan limas segi tiga ada sedikit perbedaan dalam sistem pengurannya. Dalam pengukuran kubus hanya menggunakan sumbu X, Y, dan Z. Gambar 3.14 Proses pengukuran obyek 3D pada limas HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Reverse Engineering Tabel 4.3 hasil pengukuran kubus metode acak dan kubus metode sudut Standar Indication instrument indication (mm) (mm) x y z Kubus No Gambar 3.13 Proses pengukuran obyek 3D pada kubus Sedangkan untuk mengukur limas segi tiga yaitu dengan mengukur disetiap batang dari limas segi tiga tersebut. Jumlah batang pada limas segi tiga sebanyak 6 buah batang, dan pada setiap batang di beri kode a, b, c, d, e, dan f. Gambar 4.8 Korelasi antara standar indikasi, metode acak dan metode sudut

12 Tabel 4.6 Tabel hasil pengukuran limas segi tiga metode acak dan limas segi tiga metode sudut Gambar 4.22 Korelasi antara standar indikasi, metode acak dan metode sudut Pembahasan Berdasarkan hasil pengukuran dengan menggunakan software Solidworks yang di lakukan di Lab. CAD/CAM/CAE Universitas Muhammadiyah Surakarta, menunjukkan bahwa disemua titik pengukuran terjadi penyimpangan. Pada benda kubus, untuk pengukuran dengan menggunakan metode tanpa sudut, penyimpangan rata-rata pada sumbu X sebesar penyimpangan rata-rata pada sumbu Y sebesar yaitu % dan penyimpangan rata-rata pada sumbu Z sebesar mm yaitu -0.97%. Untuk pengukuran dengan menggunakan metode sudut, penyimpangan rata-rata pada sumbu X sebesar 0.52 mm yaitu 0.52%, penyimpangan rata-rata pada sumbu Y sebesar 0.00 mm yaitu 0.00%, dan penyimpangan rata-rata pada sumbu Z sebesar 0.69 mm yaitu 0.69%. Pada benda limas segi tiga, untuk hasil pengukuran dengan menggunakan metode tanpa sudut, penyimpangan rata-rata pada garis a sebesar 1.43 mm yaitu 0.83%, penyimpangan rata-rata pada garis b sebesar 1.66 mm yaitu 0.96%, penyimpangan rata-rata pada garis c sebesar 1.57 mm yaitu 0.91%, penyimpangan rata-rata pada garis d sebesar mm yaitu -0.59%, penyimpangan rata-rata pada garis e sebesar mm yaitu -0.21%, penyimpangan rata-rata pada garis f sebesar 0.56 mm yaitu 0.32%. Untuk pengukuran dengan menggunakan metode dengan menggunkan sudut, penyimpangan rata-rata pada garis a sebesar 1.43 mm yaitu 0.83%, penyimpangan rata-rata pada garis b sebesar 1.50 mm yaitu 0.86%, penyimpangan rata-rata pada garis c sebesar 1.91 mm yaitu 1.10%, penyimpangan rata-rata pada garis d sebesar mm yaitu -0.35%, penyimpangan rata-rata pada garis e sebesar 1.34 mm yaitu 0.77%, penyimpangan rata-rata pada garis f sebesar mm yaitu -0.90%. Kesimpulan 1. Dari hasil pengukuran terdapat rata-rata penyimpangan lebar antara obyek mula-mula dengan hasil gambar tiga dimensi (3D) pada benda kubus tanpa menggunakan sudut yaitu: a. Pada sumbu X sebesar b. Pada sumbu Y sebesar

13 c. Pada sumbu Z sebesar pada benda kubus dengan menggunakan sudut yaitu: a. Pada sumbu X sebesar 0.52 b. Pada sumbu Y sebesar 0.00 c. Pada sumbu Z sebesar 0.69 mm. 3. Penyebab terjadinya penyimpangan antara obyek mula-mula terhadap hasil gambar CAD tiga Dimensi (3D) terjadi karena sudut pengambilan gambar, jumlah gambar, dan proses editing. 2. Dari hasil pengukuran terdapat rata-rata penyimpangan antara obyek mula-mula dengan hasil gambar tiga dimensi (3D) pada benda limas segi tiga tanpa menggunakan sudut yaitu: a. Pada garis a sebesar 1.43 b. Pada garis b sebesar 1.66 c. Pada garis c sebesar 1.57 d. Pada garis d sebesar e. Pada garis e sebesar f. Pada garis f sebesar 0.56 pada benda limas segi tiga tanpa menggunakan sudut yaitu: a. Pada garis a sebesar 1.43 b. Pada garis b sebesar 1.50 c. Pada garis c sebesar 1.91 d. Pada garis d sebesar e. Pada garis e sebesar 1.34 f. Pada garis f sebesar mm.

14 DAFTAR PUSTAKA ABDALLA,A. dkk Automatic Segmentation Of Digitized Data For Reverse Engineering Applications ITT Technical Institute. USA. Bagci,E. 2009, Reverse engineering Applications For Recovery Of Broken Or Worn Parts and Re-Manufacturing: Three Case Studies National Metrology Institute.Turkey. Corbo,P. dkk Aesthetic and functional Analysis For produck Model Validation In Reverse Engineering Aplication, Computer Aided Design 36, pp Nugroho,H Pembuatan 3D Pesawat Terbang Menggunakan Teknik NURBS Modeling Pada Software 3D Studio Max Tugas Akhir S1 Teknik Informatika STMIK AMIKOM YOGYAKARTA. Yogyakarta. Riska,M.M Reverse Engineering Pada Design Outer Vender Mobil Mini Truck Esemka Tugas Akhir S1 Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. Surakarta. Suwarno Perbandingan Dimensi Lebar Die (Cetakan) Dengan Produk (Hasil Bending) Dari Proses Bending Chasis Mobil Esemka Tugas Akhir S1 Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. Surakarta. Urbanic.R.J.dkk A Reverse Engineering Methodology For Rotary Components From Point Cloud Data. University of Wisdor. Canada. Sularso dan Kiyokatsu,S Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, Edisi Ke-7, PT Pradnya Paramita, Jakarta.