BAB III ANALISA DAN PERANCANGAN SISTEM Bab ini akan membahas mengenai analisis dan perancangan sistem. Pada prinsipnya perancangan dengan sistematika yang baik akan memberikan kemudahan-kemudahan dalam pembuatan tugas akhir ini. 3.1 Inisiasi atau Perencanaan Perencanaan sistem piranti cerdas simulasi tembak menggunakan laser pointer terdapat hal yang perlu diperhatikan, yaitu tentang analisis sistem dan gambaran umum kerja sistem harus sesuai. 3.1.1 Rencana Analisis Sistem Piranti cerdas simulasi tembak laser pointer ini bertujuan untuk memudahkan para anggota militer dalam melakukan latihan menembak. Dengan adanya piranti cerdas simulasi tembak laser pointer ini diharapkan dapat menguragi biaya dan resiko dalam latihan tembak karena dalam latihan menembak resiko dan biaya yang dibutuhkan lumayan besar dan sangat beresiko bagi para pemula untuk melakukan latihan tembak dan menguragi penggunaan amunisi tajam dalam latihan tembak. Cara kerja dalam Piranti cerdas simulasi tembak laser pointer ini yaitu operator menjalankan program aplikasi simulasi tembak yang nanti nya setelah operator menjalankan aplikasi tersebut. Operator memilih mode latihan dan tipe senjata mana yang nantinya dipilih oleh penembak dalam aplikasi tersebut. Kemudian setelah operator memilih mode latihan, proyektor akan menampilkan sasaran tembak pada layar LCD proyektor, yang nantinya di tembak oleh penembak menggunakan senjata yang telah dimodifikasi mengeluarkan sinar laser. Apabila penembak melakukan tembakan senjata akan mengeluarkan sinar laser dan secara bersamaan sensor akan mengirimkan data derajat kelengkungan pada computer operator mengunakan bluetooth yang nantinya akan diolah oleh aplikasi simulasi tembak. Kemudian nantinya webcam akan menagkap gambar layar LCD yang dijadikan sebagai target tembakan, apabila senjata tersebut di tembakkan ke target layar LCD monitor tersebut otomatis webcam akan di capture 16 16
sinar laser yang di tembakkan tersebut yang nantinya hasil capture dari webcam tersebut diolah. Setelah melewati tahapan tahapan tersebut aplikasi akan mengolah data yang dikirimkan oleh sensor dan hasil capture dari webcam tersebut. Data dari sensor tersebut diolah menggunakan rumus parabola, dan hasil capture dari webcam di olah dengan aplikasi simulasi tembak yang telah menggunakan library OpenCV yang library digunakan untuk mengolah capture dari webcam menggunakan pengolahan citra digital. capture tersebut di proses thresholding sehingga hasil capture berubah menjadi warna hitam dan putih yang nantinya diolah lagi mengunakan library CvBlob untuk di dapatkan nilai koordinat dari sinar laser. Nilai dari proses pengolahan citra tersebut dan nilai dari sensor di olah lagi menggunakan rumus parabola sehingga di dapatkan hasil koordinat perkenaan peluru. Aplikasi simulasi tembak yang dijalankan operator dapat memberikan informasi tentang hasil perkenaan peluru dilakukan penembak yaitu berupa nilai point perkenaan dan tanda perkenaan peluru pada target. Sehingga memudahkan penembak melakukan evaluasi. 3.1.2 Rencana Gambaran Umum Sistem Piranti cerdas ini akan mulai beroperasi ketika operator menjalankan aplikasi, menghidupkan sensor pada senjata dengan sumber tegangan,kemudian dilanjutkan menghidupkan dan menghubungkan proyektor dan webcam pada laptop, dan operator menyalakan bluetooth pada computer yang telah terhubung dengan bluetooth yang ada pada sensor yang berada pada senjata. Dengan begitu piranti cerdas simulasi tembak laser pointer dapat berjalan. Dalam menjalankan aplikasi simulasi tembak yang pertama perlu dilakukan sistem kalibrasi untuk pencarian koordinat pembanding rumus kalibrasi, kemudian dilanjutkan dengan proses pengisian form form untuk informasi penembak dilanjutkan dengan memilih jenis tembak yang digunakan untuk menembak kemudian memilih mode yang diinginkan untuk di jadikan target menembak. Gambaran umum sistem ini ditampilkan berupa flowchart alur kerja sistem pada Gambar 3.1. 17
START Input Tombol Kalibrasi Input = true Output Form Kalibrasi Membuka File Data Kalibrasi Sebelumya Input Tombol Start Kalibrasi Pengambilan Citra Dari Titik Kalibrasi Kalkulasi Rumus Kalibrasi Proses Perhitungan Data Kalibrasi Input Tombol Hubungkan Senjata Cek Koneksi Bluetooth Output Status Senjata Status Koneksi Status t Connected Status Connected E Output Status Senjata Input Data Penembak Cek Kelengkapan 18
Input Pilih Sanjata Pilih = SS1 Set Tetapan Senjata SS1 Pilih = M16 A1 Set Tetapan Senjata M16- A1 Input Pilih Mode Simulasi Tembak Mode = 1 Mode = 2 Mode = 3 Mode = 4 Set Tetapan Mode Kelompok 100m Set Tetapan Mode Kelompok 200m Set Tetapan Mode Penilaian 100m Set Tetapan Mode Penilaian 200m Output Form Mode Kelompok 100m Output Form Mode Kelompok 200m Output Form Mode Penilaian 100m Output Form Mode Penilaian 200m D Input Limit Amunisi Set Limit Amunisi Aktivasi Webcam B C 19
B Limit <= Tembakan Pengambilan Citra Gambar dari Webcam D Webcam Mati Input Reset Amunisi Citra Gambar HSV to BGR dengan OpenCV Atur Warna BGR Sesuai Warna Sinar Laser Menggunakan OpenCV H.low = 60, S.low = 70, V,low = 255, H.High = 255, S.High 255, V.High 255 Limit = 0 Tembakan = 0 Reset = True Deteksi Warna Laser = true Input Ganti Penembak Pencarian Area Warna Laser Menggunakan Cvblob E Ganti = True Pencarian Titik Tengah menggunakan Momen 10 dan 01 Koordinat Titik Tengah di Kalkulasi dengan Nilai Kalibrasi END Pengecekan Koordinat dengan Target Tembakan Koordinat Mengenai Target Koordinat di tampilkan pada gambar hasil tembakan Tembakan + 1 Output Koordinat dan Tembakan C Gambar 3.1 Flowchart Alur Kerja Piranti Cerdas Simulasi Tembak Laser Pointer 20
3.2 Spesifikasi Dalam spesifikasi ini akan membahas tentang spesifikasi software dan hardware yang dibutuhkan untuk membangun piranti cerdas simulasi tembak laser pointer yang sesuai dengan fungsi yang telah dirancang. Berikut adalah spesifikasi yang diperlukan: a. Software Software yang dibutuhkan dalam pembuatan piranti cerdas simulasi tembak laser pointer ini sebagai berikut : IDE Arduino : Software processing yang digunakan untuk menulis program kedalam Arduino. Processing sendiri merupakan penggabungan antara bahasa C++ dan Java. Visual Studio : Software development yang digunakan untuk membuat aplikasi simulasi tembak mengunakan bahasa C++. Library OpenCV : Library yang digunakan dalam pengolahan citra digital atau yang sering dikenal dengan Image Processing. Library Cvblob : Library pendukung OpenCV yang digunakan untuk penandaan bidang dan pengambilan koordinat dari bidang tersebut. b. Hardware Hardware yang dibutuhkan dalam pembuatan piranti cerdas simulasi tembak laser pointer ini sebagai berikut : Proyektor Layar proyektor Senjata softgun Webcam Laptop/computer Laser Arduino Nano Sensor 6-Axis Gyro MPU6050 Modul HC-05 Bluetooth Modul Relay 1 channel Power supply 21
Solenoid Stater Push Button Pin jumper Kabel 3.3 Perancangan Desain Perancangan desain adalah gambaran rancangan program dan tampilan dari perangkat perangkat yang nantinya digunakan dalam pembuatan piranti cerdas simulasi tembak laser pointer ini. 3.3.1 Perancangan Hardware Dalam perancangan hardware terdapat dua hardware yang nanti nya dimodifikasi sehingga nanti nya dapat digunakan dalam operasional piranti cerdas simulasi tembak laser pointer ini. Pada perancangan ini akan dibahas mengenai perakitan hardware dan modifikasi hardware yang akan digunakan dalam pembuatan piranti cerdas simulasi tembak laser pointer ini. Perangkat/alat yang akan di rakit dan di modifikasi pada pembuatan simulasi tembak laser pointer ini terdiri dari modifikasi senjata dan modifikasi webcam. 3.3.1.1 Modifikasi Senjata Pada modifikasi senjata terbapat beberapa alat tambahan yang nanti nya di tambahkan pada senjata. Beberapa alat tambahan senjata dapat dilihat pada Gambar 3.2. Gambar 3.2 Rancangan Modifikasi Senjata Senjata dimodifikasi seperti pada Gambar 3.2 agar dapat mengirimkan informasi sudut senjata dan mendapatkan hentakan yang hampir mendekati hentakan senjata yang sebenarnya. Berikut adalah penjelasan dari Gambar 3.2 22
sebagai berikut no 5 adalah microkontroler yang mengatur semua sensor dan alat yang nantinya akan di operasikan. 4 berupa button swich yang digunakan nantinya sebagai input, yang apa bila button swich di tekan akan melakukan proses pengambilan data dari sensor gyroscope no 5 yang kemudian data dikirimkan melalui modul bluetooth no 6, button swich juga menghidupkan laser yang dipasang pada ujung senjata no 7. Setelah data dikirimkan melalui bluetooth kemudian relay no 2 di hidupkan dan di matikan secara berkala yang dimana relay di gunakan untuk menghubungkan dan memutuskan arus aliran dari power suply no 8 untuk menghidupkan solenoid swich no 1 sehingga menghasilkan hentakan. Berikut adalah beberapa fungsi tambahan alat yang nantinya dipasang pada senjata, fungsi dari tambahan alat yang akan di pasang yaitu: 3.3.1.1.1 Sensor Deteksi Derajat Kelengkungan Pada Gambar 3.3, terdapat beberapa komponen, adapun fungsi dari masing masing komponen adalah sebagai berikut: a. Arduino Nano, merupakan otak dari sistem yang akan dibuat. b. 6-Axis Gyro MPU6050, berfungsi sebagai pengukur derajat kelengkungan. c. HC-05 Bluetooth, merupakan penghubung antara Arduino dengan computer operator. Gambar 3.3 Gambaran Rangkaian Alat Sensor Deteksi Derajat Kelengkungan Selanjutnya kita membahas tahapan-tahapan perakitan dari rangkaian alat tersebut. Berikut tahapan-tahapan yang dilakukan dalam perakitan rangkaian alat tersebut: 23
a) Perancangan rangkaian 6-Axis Gyro MPU6050 Modul Sensor 6-Axis Gyro MPU6050 siap dipakai dengan tegangan supply sebesar 3-5 VDC.Sensor 6-Axis Gyro MPU6050 berfungsi sebagai pendeteksi nilai kanal axis X, Y dan Z bersamaan dalam satu waktu. Sensor ini sangat akurat dengan fasilitas hardware internal 16 bit ADC untuk setiap kanalnya. Berikut adalah gambar peletakan pin yang terdapat Gambar 3.4 : Gambar 3.4 Rangkaian Arduino Nano dengan Sensor 6-Axis Gyro MPU6050 b) Perancangan rangkaian HC-05 Bluetooth Arduino Nano tidak menyediakan perangkat bawaan untuk terhubung dengan bluetooth. HC-05 Bluetooth merupakan modul tambahan yang memungkinkan Arduino Nano bisa terhubung dengan device lain menggunakan media bluetooth, sehingga Arduino Nano dapat mengirim data ke computer operator. Untuk pemasangannya cukup mudah yaitu dengan menancapkan beberapa pin ke board Arduino Nano, seperti Gambar 3.5 berikut : Gambar 3.5 Rangkaian Arduino Nano Dengan HC-05 Bluetooth 3.3.1.1.2 Swich Laser Berikut adalah gambaran komponen - komponen dalam pembuatan swich laser yang terdapat pada Gambar 3.6: 24
Gambar 3.6 Gambaran Rangkaian Alat Swich Laser Pada Gambar 3.6, terdapat beberapa komponen, adapun fungsi dari masing masing komponen adalah sebagai berikut: a. Push Button, sebagai swich penghubung dan pemutus. b. Laser Pointer, nantinya di pancarkan ke target tembakan. Selanjutnya kita membahas tahapan perakitan dari rangkaian alat tersebut. Berikut adalah tahap yang dilakukan dalam perakitan rangkaian alat tersebut: a) Perancangan alat swich button laser Dalam laser pointer terdapat tombol untuk menghidupkan laser, dalam simulasi tembak ini tombol untuk menghidupkan laser tersebut harus di pindah dekat dengan dengan pemicu di senjata, sehingga apabila penembak menekan pemicu senjata laser otomatis hidup. Berikut adalah gambaran rancangan yang terdapat pada Gambar 3.7: Gambar 3.7 Rangkaian Alat Swich Laser 25
3.3.1.1.3 Swich Hentakkan Berikut pada Gambar 3.8 adalah gambar komponen - komponen dalam pembuatan swich hentakan beban: Gambar 3.8 Gambaran Rangkaian Alat Swich Hentakan Pada Gambar 3.8, terdapat beberapa komponen, adapun fungsi dari masing masing komponen adalah sebagai berikut: a. Push Button, sebagai swich penghubung dan pemutus. b. Soleniod Stater, sebagai penggerak penghasil hentakan. c. Arduino Nano, digunakan untuk membuat irama hentakan seperti tembakan peluru dengan mengaktifkan dan menonaktifkan relay. d. Modul relay, digunakan untuk memutus dan menyambungkan arus ke solenoid stater. e. Battrey Aki, digunakan sebagai energi yang digunakan oleh solenoid stater. Selanjutnya kita membahas tahapan-tahapan perakitan dari rangkaian alat tersebut. Berikut tahap yang dilakukan dalam perakitan rangkaian alat tersebut: a) Perancangan alat swich hentakan solenoid stater Untuk membuat hentakan menggunakan soleniod stater harus membuat proses menghidup matikan modul relay sehingga dapat membuat soleniod stater dapat menghasilkan hentakan. Pada Gambar 3.9 adalah gambaran rancangan: 26
Gambar 3.9 Rangkaian Alat Swich Hentakan Seleniod Stater 3.3.1.2 Modifikasi Webcam Pada modifikasi webcam terdapat beberapa tambahan alat yang nantinya dipasang pada webcam tambahan alat yang akan di pasang yaitu berupa lapisan acrilic warna hijau yang nantinya acrylic tersebut digunakan sebagai filter gambar yang ditangkap oleh webcam yang diletakkan didepan kamera webcam. Sehingga meringankan kerja nanti pengolahan image prosesing yang dilakukan OpenCV. Pada Gambar 3.10 adalah gambaran rancangan: Gambar 3.10 Gambaran Rancangan Modifikasi Webcam 3.3.2 Perancangan Aplikasi Simulasi Tembak User interface merupakan bagian penting pada sistem ini, karena bagian ini yang menjembatani pengguna dengan sistem. Desain user interface yang baik akan memudahkan pengguna dalam menggunakan aplikasi 27
yang dibuat. Berikut adalah gambaran desain aplikasi simulasi tembak yang nanti digunakan dalam simulasi tembak yang disajikan. Logo / gambar Form Setting Form laporan tembakan Form data penembak Form Mode Latihan Tembak Form Senjata Form mode simulasi tembak Gambar 3.11 Desain Form Tampilan Utama Aplikasi Simulasi Tembak Gambar 3.11 adalah gambaran desain tampilan aplikasi simulasi tembak yang nantinya di operasikan oleh operator. Dimana operator mengatur settingan aplikasi di form setting, setelah tersetting operator mengisi form data penembak sesuai dengan identitas dari penembak kemudian memilih senjata yang akan digunakan penembak pada form senjata. Kemudian dilanjuatkan memilih mode latihan tembak yang dipilih oleh penembak dan nantinya operator dapat melihat dan mencetak laporan tembakan yang tadi dilakukan penembak. Target Tembakan Gambar 3.12 Desain Target Tembakan Aplikasi Simulasi Tembak 28
Gambar 3.12 adalah gambaran desain target tembakan aplikasi simulasi tembak yang nantinya di tampilkan pada layar proyektor sebagai target tembak, terdapat 4 macam mode latihan tembak, yang nantinya di sesuaikan yang di pilih oleh penembak dengan bantuan operator. Tembakan yang dilakukan oleh penembak nantinya diolah untuk diambil capture hasil tembakan dan nilai dari tembakan tersebut. 3.3.2.1 Form Setting Form setting memiliki dua fitur yaitu untuk set kalibrasi dan hubungkan senjata. Dua fitur tersebut sangatlah penting karena set kalibrasi dibutuhkan untuk akurasi koordinat tembakan sedangkan hubungkan senjata di gunakan untuk menghubungkan senjata dengan laptop sehingga apabila senjata melakukan tembakan senjata akan mengirimkan data sudut kemiringan senjata untuk diketahui hasil dari lintas peluru. START Tampil Form Kalibrasi Input Set Kalibrasi Pengambilan Citra Dari Titik Kalibrasi Kalkulasi Rumus Kalibrasi END Gambar 3.13 Flowchart Alur Kerja Set Kalibrasi Gambar 3.13 adalah gambaran alur kerja tombol set kalibrasi yang dimana ketika tombol tersebut di tekan akan muncul tampilan form baru untuk proses kalibrasi dan kalkulasi pengambilan titik pada kalibrasi. 29
Gambar 3.14 Flowchart Alur Kerja Hubungkan Senjata Pada gambar 3.14 adalah alur kerja tombol hubungkan senjata, dimana aplikasi mengecek apakah senjata terhubung atau tidak dengan laptop. Koneksi yang digunakan antara laptop dan senjata adalah koneksi bluetooth. 3.3.2.2 Form Data Penembak Form data penembak digunakan untuk mengisikan data penembak yang akan melakukan tembakan yang nantinya terdapat fungsi submit untuk menyimpan data data yang berada pada form data penembak. Gambar 3.15 Flowchart Alur Kerja Tombol Submit 30
Gambar 3.15 adalah alur kerja panel data penembak ketika tombol submit di tekan Pada panel data penembak terdapat tombol submit yang digunakan untuk menyimpan data yang sudah di isikan pada form data penembak yang nantinya digunakan untuk laporan simulasi tembak. 3.3.2.3 Form Senjata Form senjata digunakan untuk menampilkan pilihan senjata yang nnatinya digunakan untuk menembak. Terdiri dari 2 senjata yang berbeda yaitu senjata SS1 dan M16-A1. START Input Pilih Sanjata Pilih = SS1 Set Tetapan Sesuai Pilihan senjata Pilih = M16 A1 END Gambar 3.16 Flowchart Pilih Jenis Senjata Penembak memilih tipe senjata sesuai yang di inginkan oleh penembak. Sehingga ketika penembak menembak, penembak mendapatkan karakteristik lintas peluru sesuai dengan senjata yang di pilih oleh penembak. Untuk menciptakan karakteristik lintas peluru dari pilihan masing masing senjata, di perlukan tetapan tetapan yang nantinya di gunakan sebagai acuan perhitungan lintas gerak peluru sesuai dengan rumus parabola sebagai berikut. 31
Rumus di atas digunakan untuk perhitungan kecepatan awal yang nantinya di gunakan sebagai acuan perhitungan selanjutnya untuk penentuan koordinat. Rumus diatas digunakan untuk menentukan koordinat tinggi dari peluru ketika pada jarak tertentu sehigga dapat diketahui apakah peluru ketika pada jarak tertentu tersebut berada di atas titik bidik atau berada di bawah titik bidik senjata. 3.3.2.4 Form Mode Simulasi Tembak Pada form mode simulasi tembak terdapat empat mode simulasi yang nantinya dapat dipilih oleh penembak, yaitu terdiri dari tembak pengelompokan 100 meter, tembak pengelompokan 200 meter, tembak penilaian 100 meter, dan tembak penilaian 200 meter. Untuk target tembakan, target menyesuaikan jarak dari tembakan dengan menggunakan rumus perbandingan berbalik nilai sebagai berikut: Dan berikut adalah alur kerja panel mode simulasi tembak ketika salah satu tombol mode simulasi di tekan ketika memilih mode mana yang akan di gunakan. Gambar 3.17 Flowchart Mode Simulasi Tembak 32
Gambar 3.17 adalah gambaran alur kerja ketika salah satu tombol pada mode simulasi di tekan, kemudian setelah penembak memilih salah satu mode program maka akan tampil form yang nantinya digunakan sebagai target tembakan sesuai dengan pilihan mode simulasi tembak yang di pilih. 3.3.2.5 Form Monitoring Hasil Tembak Form monitoring hasil tembak berfungsi untuk menegetahui informasi hasil tembakan, mengatur berapa peluru yang harus di gunakan, menyimpan gamabar hasil tembakan, dan mengatur mulai dan berakhir simulasi tembak. Berikut adalah gambaran alur kerja dari fungsi fungsi yang ada pada form monitoring hasil tembakan. START Reset Data Penembak Reset Set Senjata Reset Gambar Hasil END Gambar 3.18 Flowchart Alur Ganti Penembak Pada Gambar 3.18 ketika tombol ganti penembak di tekan maka data yang berubungan dengan data penembak, senjata dan mode simulasi tembak akan dihapus beserta hasil tembakan yang sudah dilakukan sebelumnya. Fungsi tersebut digunakan apabila terdapat penembak lain yang ingin melakukan tembakan dengan mode simulasi dan jenis tembakan yang lain. 33
START Input Limit Amunisi Set Limit Amunisi Limit <= Tembakan Deteksi Laser Aktir Deteksi Laser Mati Reset Amunisi Reset = True END Gambar 3.19 Flowchart Alur Kerja Limit Amunisi Senjata Pada Gambar 3.19 adalah alur kerja limit amunisi senjata. setelah penembak melakukan set input limit, input akan disimpan dan nanti akan dibandinngkan dengan tembakan yang sudah dilakukan, apabila peluru tembakan yang dilakukan sudah sama dengan limit maka deteksi laser akan di nonaktifkan. Apabila penembak ingin melakukan latihan tembakan lagi maka terdapat tombol reset untuk mengeset lagi peluru yang nantinya di gunakan untuk menembak lagi. 34
START Input Mulai Aktivasi Webcam Pengambilan Gambar Olah Gambar Dengan OpenCV Deteksi Laser = true Olah dengan library CvBlob Pencarian Koordinat Koordinat di Kalkulasi dengan Nilai Kalibrasi END Gambar 3.20 Flowchart Alur Kerja Mulai Deteksi Laser Pointer Gambar 3.20 menjelaskan tentang cara kerja pengambil gambar secara realtime menggunakan library OpenCV, apa bila pada gambar terdapat titik hijau yaitu pancaran dari sinar laser yang di tembakan oleh senjata, maka program akan mendeteksi koordinat dari pancaran sinar hijau yang terdapat pada gambar yang ditangkap tersebut. Setelah koordinat diketahui maka koordinat tersebut diolah menggunakan hasil rumus yang telah diperoleh dari hasil kalibrasi layar 35
3.3.3 Perancangan Tata Letak Alat Berikut adalah rancangan desain tata letak alat yang nanti digunakan dalam simulasi tembak yang disajikan pada Gambar 3.21. Layar Proyektor Warna Putih Senjata Modifikasi Webcam Proyektor Laptop Power supply Gambar 3.21 Rancangan Tata Letak Alat Pada Gambar 3.21 proyektor dan webcam diletakkan diatas agar tidak mengganggu penembak untuk menembak sasaran yang nanti di tampilkan dalam layar proyektor nantinya. Untuk laptop / computer operator berada di belakang penembak sehingga mudah untuk nantinya dalam proses mengoperasikan aplikasi simulasi tembak. Kemudian senjata yang telah di modifikasi digunakan penembak untuk menembak. Power supply diletakan di dekat penembak yang nantinya digunakan sebagai sumber energi untuk menghasilkan hentakan dari solenoid stater. 36