PENGEMBANGAN PEMODELAN 3D PRODUK BERBASIS FEATURE BERDASARKAN ALGORITMA FEATURE PENGURANGAN TUGAS SARJANA Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Oleh Faizal Wahyu Prabowo 13103027 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK MESIN DAN DIRGANTARA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
Lembaran Pengesahan Tugas Sarjana Pengembangan Pemodelan 3D Produk Berbasis Feature Berdasarkan Algoritma Feature Pengurangan Oleh Faizal Wahyu Prabowo 13103027 Program Studi Teknik Mesin Institut Teknologi Bandung Disetujui pada Tanggal: 6 Februari 2008 Pembimbing Dr. Ir. Yatna Yuwana M. NIP 130 935 700
Judul Tugas Sarjana Pengembangan Pemodelan 3D Produk Berbasis Feature Berdasarkan Algoritma Feature Pengurangan Faizal Wahyu Prabowo Program Studi Teknik Mesin 13103027 Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara Institut Teknologi Bandung Abstrak Pengembangan sistem manufaktur terotomasi (automated manufacturing system) memerlukan integrasi antara tahap perancangan produk dengan tahap perencanaan proses. Ketelitian informasi diantara kedua tahap tersebut sangat penting sehingga diperlukan suatu aliran komunikasi yang baik. Salah satu model produk yang memenuhi syarat tersebut adalah model produk berbasis feature. Feature merupakan suatu objek parametris yang memiliki atribut seperti geometrinya (panjang, lebar, tinggi) dan orientasinya terhadap benda kerja. Dalam menggunakan model produk berbasis feature, perancang hanya perlu memasukkan atribut geometri benda kerja, atribut geometri feature, posisi feature dan orientasinya terhadap benda kerja. Informasi ini kemudian akan digunakan sebagai suatu bentuk komunikasi otomatis antara tahap perancangan produk dengan tahap perencanaan proses. Pada tugas akhir ini pengembangan model produk berbasis feature dibuat berdasarkan algoritma feature pengurangan sebagai model produk dari proses pemesinan. Penyusunan algoritma dilakukan secara sistematis sehingga model produk dapat ditampilkan dalam bentuk wire frame dan bentuk surface 3 dimensi. Algoritma model produk berbasis feature ini kemudian diaplikasikan dalam bentuk perangkat lunak berbasis web untuk memudahkan pengelolaan model produk. Java sebagai bahasa pemrograman berbasis web dipilih untuk membuat perangkat lunak ini.
Title Final Project 3D Modeling Development of Feature Based Product Model Under Removal Feature Algorithm Faizal Wahyu Prabowo Major Mechanical Engineering 13103027 Faculty of Mechanical Engineering and Aerospace Institute of Technology Bandung Abstract Development of automated manufacturing system requires the integration between product design stage and process planning stage. Good communication between two stages is needed to ensure the accuration of the product information. Feature based product modeling is one of the product modeling that used is to fill this rules. Feature is parametric object which has geometry attributes (length, width, and height), position and orientation toward the work piece. When using feature based product modeling, designer need to input work piece geometry attributes, feature geometry attributes, feature position and feature orientation toward the work piece. The information will be used as an automatic communication shape between product design stage and process planning stage. This Final Project is a development of feature based product modeling that build from removal feature algorithm. Wire frame model and surface 3D model are the point of view of this algorithm design. This feature based product modeling algorithm then was built in web based software to make product model managable. This software uses Java as a programming language.
KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia dan rahmat-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Shalawat dan salam semoga terlimpah kepada Nabi Muhammad SAW, keluarga Beliau, para sahabat serta para pengikutnya hingga akhir zaman. Laporan tugas akhir yang berjudul Pengembangan Pemodelan 3D Produk Berbasis Feature Berdasarkan Algoritma Feature Pengurangan merupakan penelitian tentang pemodelan produk berbasis feature yang dibuat berdasarkan metode pembentukan feature pengurangan. Dari pemodelan produk berbasis feature tersebut kemudian dibuat aplikasi perangkat lunak untuk mendukung pemodelan produk. Dengan adanya tugas akhir ini diharapkan akan menjadi alternatif dalam mempermudah pemodelan produk dan pengelolaan model produk pada industri manufaktur. Dalam kesempatan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, pengarahan, bimbingan dan dukungan dalam penyusunan laporan, khususnya kepada: 1. Bapak Yatna Yuwana, selaku dosen pembimbing dalam tugas akhir ini, 2. Mama, Papa, Reza, dan Fadhly atas dukungannya selama ini, 3. Rekan dalam menyelesaikan tugas akhir ini, yaitu Bernat, 4. Mas Supri, Saugan, Ronald, dan Ananjar atas bantuannya selama pembuatan tugas sarjana ini, 5. Teman-teman kuliah yang bersama-sama menempuh pendidikan di Teknik Mesin ITB dalam suka dan duka, 6. Teman-teman Laboratorium Teknik Produksi yang selalu mendukung, 7. Serta pihak-pihak lain yang telah membantu, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa dalam tugas akhir ini masih terdapat banyak kekurangan yang disebabkan berbagai keterbatasan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang konstruktif untuk menyempurnakan laporan i
tugas akhir ini agar dapat memberi manfaat bagi para pembaca umumnya dan penulis sendiri khususnya. Bandung, Desember 2007 Penulis ii
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... iii DAFTAR TABEL... vi DAFTAR GAMBAR... vii Bab 1 Pendahuluan... 1 1.1 Latar Belakang... 1 1.1.1 Tuntutan Sistem Produksi Maju... 1 1.1.2 Pemodelan Produk... 2 1.2 Rumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Penelitian... 4 1.4 Pembatasan Masalah... 4 1.5 Manfaat Penelitian... 4 1.6 Sistematika Penulisan... 5 Bab 2 Dasar Teori... 6 2.1 Sistem Produksi... 6 2.2 Sistem Produksi Terdistribusi Mandiri... 7 2.2.1 Konsep Sistem Produksi Terdistribusi Mandiri... 8 2.2.2 Pemodelan Sistem Produksi Terdistribusi Mandiri... 10 2.3 Konsep Feature... 10 2.3.1 Syarat Penting Feature... 11 2.3.2 Metode Pembentukan Feature... 13 2.3.3 Feature Bentuk Primitif Balok... 14 2.4 Metode Pengembangan Sistem Informasi Berorientasi Objek... 16 2.4.1 Definisi Model... 16 2.4.2 Pemodelan Berorientasi Objek... 17 2.4.3 Pemrograman Berorintasi Objek... 19 2.5 Java dan Java 3D API... 22 iii
2.5.1 Sekilas Tentang Java... 22 2.5.2 Java 3D API... 23 Bab 3 Algoritma Feature Pengurangan... 27 3.1 Atribut Benda Kerja... 27 3.2 Atribut Feature... 30 3.3 Pemodelan Produk Berbasis Feature... 35 3.3.1 Variabel-Variabel Penyusun Titik Koordinat... 40 3.3.1.1 Variabel x, y, dan z Benda Kerja... 41 3.3.1.2 Variabel x, y, dan z Feature... 42 3.3.2 Pembuatan Objek Visual 3D Body... 44 3.3.2.1 Pengkoleksian Nilai Variabel x, y, dan z dari Benda Kerja dan Feature ke Kontainer... 45 3.3.2.2 Pengurutan Data Kontainer dari Nilai Terkecil Sampai Nilai Terbesar... 47 3.3.2.3 Pembuatan Grid dan Pemberian Identitas Setiap Grid... 48 3.3.2.4 Pemeriksaan Titik Tengah dan Penggambaran Bidang Grid... 49 3.3.3 Pembuatan Objek Visual 3D Feature... 53 3.3.4 Hubungan Interaksi Antara Feature... 55 Bab 4 Studi Kasus... 57 4.1 Tampilan Awal Aplikasi Perangkat Lunak... 58 4.2 Pembuatan Model Benda Kerja Tanpa Feature... 60 4.3 Membuat Produk Berbasis Feature... 62 Bab 5 Kesimpulan dan Saran... 68 5.1 Kesimpulan... 68 5.2 Saran... 68 DAFTAR PUSTAKA... 69 LAMPIRAN... 71 Lampiran A Tabel-Tabel Syarat Bidang Real dan Pasangan Titik Koordinat Feature... 71 iv
Lampiran B Scene Graph Aplikasi Pemodelan Produk Berbasis Feature... 75 RIWAYAT HIDUP PENULIS... 76 v
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Pengertian produksi secara umum... 6 Gambar 2.2 Contoh arsitektur pengambilan keputusan pada SPTM... 9 Gambar 2.3 Pengkoordinasian pengambilan keputusan SPTM... 9 Gambar 2.4 Pemodelan SPTM... 10 Gambar 2.5 Feature bentuk... 12 Gambar 2.6 Feature tepi... 13 Gambar 2.7 Metode pembentukan feature... 13 Gambar 2.8 Jenis feature bentuk primitif balok... 14 Gambar 2.9 Aktifitas yang dapat dilakukan oleh objek... 20 Gambar 2.10 Simbol yang merepresentasikan objek pada scene graph... 24 Gambar 2.11 Scene graph... 25 Gambar 2.12 Tampilan aplikasi Java 3D... 26 Gambar 3.1 Atribut dimensi benda kerja... 27 Gambar 3.2 Titik-titik sudut benda kerja... 28 Gambar 3.3 Sisi TOP dan BOTTOM benda kerja... 29 Gambar 3.4 Sisi BACK, RIGHT, FRONT dan LEFT benda kerja... 30 Gambar 3.5 Atribut titik sudut, orientasi dan posisi feature... 31 Gambar 3.6 Sisi feature... 32 Gambar 3.7 Orientasi dan titik snap pada feature... 33 Gambar 3.8 Atribut dimensi feature... 35 Gambar 3.9 Diagram alir pemodelan produk berbasis feature... 36 Gambar 3.10 Titik memiliki variabel x, y, dan z... 41 Gambar 3.11 Variabel x, y dan z benda kerja... 42 Gambar 3.12 Variabel x, y, dan z feature pada bidang kerja feature TOP... 43 Gambar 3.13 Sisi TOP benda kerja dengan penampang feature poket tengah... 45 Gambar 3.14 pembuatan grid bidang TOP... 49 Gambar 3.15 Pemberian ID setiap grid... 50 Gambar 3.16 Penandaan batas feature... 50 vii
Gambar 3.17 Pemeriksaan titik tengah... 50 Gambar 3.18 Penggambaran sisi benda kerja... 52 Gambar 3.19 Contoh bentuk visual 3D Body... 52 Gambar 3.20 Feature poket tengah... 53 Gambar 3.21 Bentuk objek visual 3D feature poket tengah... 54 Gambar 3.22 Visualisasi 3D model produk berbasis feature... 55 Gambar 4.1 Tampilan awal aplikasi... 58 Gambar 4.3 Menu bar... 58 Gambar 4.4 Panel Body... 59 Gambar 4.5 Panel Feature... 59 Gambar 4.6 Panel View... 59 Gambar 4.7 Data dimensi benda kerja dimasukkan ke dalam panel Body... 60 Gambar 4.8 Visualisasi benda kerja pada panel gambar... 61 Gambar 4.10 Memasukkan data atribut feature (contoh kasus)... 63 Gambar 4.11 Visualisasi model benda kerja tanpa feature... 64 Gambar 4.12 Pemberian identitas grid... 66 Gambar 4.13 Sisi TOP (contoh kasus)... 66 Gambar 4.14 Menambahkan jumlah feature dalam pemodelan (contoh kasus)... 67 Gambar 4.15 Visualisasi model produk dengan 2 feature... 68 Gambar B.1 Scene Graph Aplikasi Pemodelan Produk Berbasis Feature... 75 viii
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Nilai Variabel x, y, dan z Feature Berdasarkan Orientasi Feature... 44 Tabel 3.2 Koleksi Data Variabel x, y, dan z... 46 Tabel 3.3 Penentuan Jumlah Sisi Real dan Sisi Imaginer Feature... 54 Tabel 3.4 Syarat Sisi Real dan Pasangan Koordinat Feature pada Orientasi TOP... 55 Tabel 4.1 Contoh Pengkoleksian Data Atribut Benda Kerja (Contoh Kasus)... 62 Tabel 4.2 Syarat Sisi Real dan Pasangan Koordinat Feature pada Orientasi TOP (Contoh Kasus)... 64 Tabel 4.3 Data yang Dikoleksi ke Kontainer (Contoh Kasus)... 65 Tabel A.1 Syarat Sisi Real dan Pasangan Titik Koordinat Feature... 71 vi