APLIKASI INKSCAPE UNTUK MESIN CNC (COMPUTER NUMERICAL CONTROL) BERBASIS LASER Muhamad Arif Rahman Program Studi Sistem Komputer, Universitas Bina Nusantara, arifrahman2292@yahoo.com Jimmy Linggarjati Program Studi Sistem Komputer, Universitas Bina Nusantara, jimmyl@binus.edu ABSTRAK This study aims to analyze and to design a usage system for Inkscape application on CNC machines that can convert the image into the form of G-code that is used specifically for the laser, which can be directly used by a CNC machine without having to change the NGC file manually. The design phase begins with inserting an image and convert it into a path or margins using object to path, then given the orientation point which aims to provide orientation axis (X, Y, and Z) in the image plane, then select tools laser to change the path to file NGC with a laser manifold CNC machine head setting, because the laser head does not need the Z axis then the Z value in the NGC file is manipulated using AWK programming to eliminate the Z axis in NGC file. The results obtained from this study is the presence of laser tools in Inkscape application can facilitate and improve CNC machines performance using laser manifold head. Keywords: Inkscape, CNC machining, laser heads, laser tools, NGC, AWK. Keywords: Inkscape, CNC machining, laser heads, laser tools, NGC, AWK. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa dan merancang sistem penggunaan aplikasi Inkscape pada mesin CNC yang dapat mengkonversi gambar menjadi bentuk G-code yang digunakan khusus untuk laser, sehingga dapat langsung digunakan oleh mesin CNC tanpa harus mengubah file NGC secara manual. Tahap perancangan dimulai dengan memasukkan gambar dan diubah menjadi bentuk path atau garis tepi menggunakan object to path, selanjutnya diberi orientation point yang bertujuan memberikan orientasi sumbu (X,Y,dan Z) pada bidang gambar, kemudian pilih tools laser untuk mengubah path ke file NGC dengan pengaturan mesin CNC berkepala laser, karena kepala laser tidak membutuhkan sumbu Z maka nilai Z pada file NGC tersebut dimanipulasi menggunakan pemograman AWK untuk menghilangkan sumbu Z pada file NGC. Hasil yang dicapai dari penelitian ini adalah dengan adanya tools laser pada aplikasi Inkscape dapat memudahkan dan meningkatkan kinerja mesin CNC menggunakan kepala berjenis laser. Kata kunci: Inkscape, mesin CNC, head laser, tools laser, NGC, AWK.
PENDAHULUAN Laboratorium Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara (UBINUS) memiliki mesin Computer Numerical Control (CNC) yang kepalanya dapat diubah - ubah, baik menggunakan laser CO 2, pena pengukir, dan bor. Tujuan utama dari mesin CNC UBINUS ini adalah untuk pengeboran dan menggambar jalur PCB (Printed Circuit Board). Laser CO 2 sebenarnya dapat digunakan untuk memotong sebuah logam namun energi laser untuk mesin ini hanya 40watt, dan penerapan hanya untuk bahan lainnya yaitu kardus, kayu lapis, dan akrilik, namun tetap bisa memotong, dan mengukir dengan presisi What You See Is What You Get (WYSIWYG). Mesin CNC Laboratorium Sistem Komputer Bina Nusantara memiliki tiga sumbu (X, Y, dan Z), namun demikian selama pengoperasi Laser CO 2 sumbu Z tidak bergerak atau tetap, karena fokus panjang laser hanya ditentukan oleh fokus lensa (Linggarjati & Hedwig, 2012). Dalam Penelitian ini akan dibuat sebuah program laser, dengan memodifikasi software open source Inkscape, yang bertujuan memanipulasi nilai Z pada software, sehinga sumbu Z pada kepala laser mesin CNC tidak perlu bergerak turun karena cermin laser pada sumbu Z bersifat tetap. Inkscape digunakan untuk membuat gambar grafik dengan extension SVG (Scalable Vector Graphic), dimana file SVG ini akan di ubah menjadi file NGC menggunakan Gcodetools yang terdapat pada software Inkscape, file NGC ini adalah hasil akhir yang akan di jalankan mesin CNC untuk melakukan proses pemotongan menggukan software LinuxCNC. LinuxCNC bekerja dengan mengkonversi bahasa pemrograman G-code menjadi gerakan. Seperti software pada umumnya Inkscape juga memiliki kekurangan, Salah satu kekurangannya adalah Inkscape tidak memiliki tools khusus untuk kepala laser, sehingga dalam mengoperasikan tools laser sementara ini menggunakan tools plasma. Hal ini dimungkinkan karena pengoperasian plasma memiliki sistem pemotongan yang hampir sama dengan laser, sehingga tools plasma dapat diaplikasikan pada laser. Pembuatan aplikasi laser pada mesin CNC Laboratorium Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara diharapkan dapat memberikan kemudahan dan meningkatkan kinerja bagi mahasiswa dan dosen yang akan melakukan proses pemotongan dengan tools laser. Komponen-komponen pendukung yang dibutuhkan dalam pengoperasian mesin CNC Jurusan Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara yaitu cermin untuk memantulkan sinyal laser dari tabung laser, selain itu lensa fokus di ujung bidang laser untuk memberikan fokus sinar yang telah di pantulkan cermin tersebut, pengaturan meja potong juga di atur sesuai besar kebutuhan pemotongan. Gambar 1 Pengaturan Sistem berbasis CO 2 (Linggarjati & Hedwig, 2012) Pada gambar 1 bisa dilihat ada tiga set 20mm cermin berlapis emas, dan sebuah lensa 18mm (f=50.88mm) yang terpasang pada sumbu X, Y dan Z (Linggarjati & Hedwig, 2012).
Gambar 2 Bentuk Tampilan Mesin CNC Universitas Bina Nusantara (Linggarjati & Hedwig, 2012) Ukuran mesin CNC Universitas Bina Nusantara adalah 800mm x 700mm x1200mm seperti pada gambar 2 dengan ukuran bidang kerjanya adalah 500mm x 450mm. Mesin CNC ini memiliki tiga sumbu (X, Y, dan Z) dengan dua rak untuk menempatkan CPU di dalamnya. Sebagian besar mesin CNC menggunakan meja bergerak, sedangkan untuk desain meja ini tidak menggunakan meja bergerak sumbu (X dan Y), sebagai gantinya dua sumbu di dorong oleh motor servo DC (Tamagawa 200W) dan stepper motor (VEXTA ASM 66A 1.7A 100W), dalam rangka untuk memberikan gerakan yang sangat akurat, yang memegang pena, dipasang sepanjang sumbu Z. Hal ini juga didorong oleh motor (VEXTA ASD 13AA 0.9A).
METODE PENELITIAN Pada bagian ini akan diperlihatkan flowchart perancangan sistem secara menyeluruh dan menjelaskan fungsi-fungsinya untuk menjelaskan secara detail bagian-bagian yang ada. Mulai Masukkan Gambar Ubah gambar menjadi path menggunakan Object to Path Gunakan Orientation point, pada submenu Gcodetools Pilih Laser, pada Tools Library Gunakan Path to Gcode, pada submenu Gcodetools File.NGC Pemograman AWK Selesai Gambar 3 Flowchart Proses Pengubahan Ke File NGC perancangan secara keseluruhan. Secara garis besar flowchart perancangan ini terdiri dari beberapa step penggunaan software inkscape, di mana setiap step berfungsi untuk merubah proses gambar ke file NGC dari memasukan gambar atau tulisan lalu diubah menjadi bentuk path atau garis tepi menggunakan menu object to path. Selanjutnya diberi orientation point pada submenu Gcodetools yang bertujuan untuk memberikan orientasi sumbu (X, Y dan Z) pada bidang gambar sebagai acuan dari code G-code, kemudian pilih laser pada menu tools library, yang bertujuan untuk memberikan pengaturan laser yang dapat langsung diubah ke NGC, file NGC ini siap di jalankan pada mesin CNC Jurusan Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara.
HASIL DAN BAHASAN Inkscape tidak memiliki tools laser, maka dibuatlah dengan cara menambahkan baris program pada file Gcodetools.py merupakan pengaturan gerakan khusus laser dan sekaligus memberikan info data pada software Inkscape. Berikut adalah file sebelum dan sesudah penambahan program untuk tools laser. Gambar 4 Tools Plasma pada File Gcodetools.py Gambar 5 Tools Laser Cutter pada File Gcodetools.py Gambar 5 bentuk dari program tools plasma, sebagai bentuk dasar tools laser, hal ini dimungkinkan karena tools plasma memiliki kemiripan dengan laser dibandingkan tools lain, perbedaan dari tools laser adalah tidak memerlukan pergerakan pada sumbu Z. Gambar 6 Gcodetools_tools_library.inx Gambar 6 adalah program pada file Gcodetools_tools_library.inx, yang memiliki fungsi sebagai tampilan tombol laser pada software Inkscape.
Gambar 7 File Gcode yang Belum di Manipulasi Program AWK
Gambar 8 File Gcode yang Telah di Manipulasi Program AWK Gambar 8 adalah hasil dari memanipulasi string dengan pemrograman AWK. Koordinat Z akan dihilangkan dengan cara memanipulasi isi dari G-code mengunakan pemrograman AWK. Program ini akan dicompile menggunakan terminal, berikut ini pola dan penjelasannya. '{$1~/G0/ && $4=""; $2~/Z0/ && NF=""; $2~/Z-0/ && NF=""; print}' input file.ngc > output file.ngc
(a) (b) Gambar 9 Sebelum dan Sesudah Menggunakan tools laser Gambar 9 adalah hasil sebelum dan sesudah menggunakan tools laser pada software inkscape, bisa di lihat gambar (a) adalah hasil pemotongan sebelum menggunakan tools laser pada software inkscape dengan cara merubah dari file G-code secara manual dan gambar (b) adalah hasil pemotongan menggunakan tools laser yang sudah secara otomatis mengubah G-code biasa menjadi G- code khusus laser. Dari kedua bentuk gambar bahwa tools laser yang di tambahkan pada software inkscape tidak akan merubah dari hasil pemotongan menggunakan mesin CNC secara manual. Karena tools laser berfungsi mengotomatiskan penggunaan mesin CNC dengan kepala laser tanpa harus merubah kode G-code pada file NGC secara manual dan isi nilai NGC akan dimanilupasi menggunakan program AWK akan nilai Z tersebut dapat hilang di karenakan koordinat Z tidak boleh bergerak karena focus lensanya tetap, bila Z nya bergerak maka proses pemotongan akan tidak maksimal bahkan tidak bisa terpotong oleh laser. Simpulan SIMPULAN DAN SARAN Pada penulisan ini, dihasilkan sebuah tools yang digunakan pada software Inkscape untuk meningkatkan kinerja dari mesin CNC deangan head laser milik laboratorium Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara. Setelah mengevaluasi proses dalam melakukan pemotongan, maka dapat ditarik kesimpulan bahwa sistem yang telah ada dinilai kurang efektif dan efisien karena masih banyak hal yang harus dirubah secara manual. Beberapa kesimpulan yang dapat diambil berdasarkan hal hal yang mendukung antara lain sebagai berikut: 1. G-code yang dibuat menggunakan tools plasma memerlukan banyak perubahan karena tidak sesuai dengan mesin CNC milik laboratorium Sistem Komputer Universitas Bina Nusantara yang memakai kepala laser. 2. Tools laser memudahkan dan meningkatkan kinerja bagi penggunaan mesin CNC. 3. Feedrate satuan dari mm/menit berdasarkan dari percobaan. 4. Biarc adalah metode perubahan dari sistem CAD (Computer-Aided design) ke CAM (Computer-Aided Manufacturing). Saran Dalam rangka penyempurnaan penelitian ini terdapat beberapa saran untuk melanjutkan penelitian ini saran-saran tersebut adalah sebagai berikut: 1. Dalam pemakaian tools laser pada tools library Inkscape, tidak memakai sumbu Z. sedangkan tools lain memakai sumbu Z. 2. Pada simulator LinuxCNC bisa di tambahkan GUI tambahan untuk mempermudah pemakaian LinuxCNC pada axis halui_pyvcp
REFERENSI Chandrupatla, T.R., and Osler, T.J. (2011). Planar Biarc Curves A Geometric View. 1-11. Denford Limited. G and M Programming for CNC Milling Machines. dari https://fenix.tecnico.ulisboa.pt. Facemyer, J. (1991). Inkscape. Version 2. Boston: Free Software Foundation. Farouki, R.T., Manjunathaiah, J, Yuan, Guo-Feng. (1997). G codes for the specification of Pythagorean-hodograph tool paths and associated federate functions on open-architecture CNC machines. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 124-142. Hedwig, R., & Linggarjati, J. (2012). Manually Interchangeable Heads of Homemade Computer Numerical Control. Internetworking Indonesia Journal (CNC) Machine, Vol 4, 19-22. Koren, Y. (1983). Computer Control of Manufacturing Systems. New York. Lerch, R. (2008). Inkscape. Version 2. Boston: Free Software Foundation. Nick. (2009). Inkscape Gcodetools plug-in. dari http:// www.cnc-club.ru. Oostrum, P.V. (1998). The AWK Manual. Edition 1.0: Free Software Foundation. Wahid, F., & Widiatmoko, Y. (2006). Aplikasi Web Data Spasial Kependudukan Indonesia Dengan Scalable Vector Graphics (SVG). Media Informatika,Vol. 4, 27-37.