Performansi David Laser Scanner untuk
Pengukuran Antropometri Kaki
I G. B. Budi Dharma
(1),
N. A. Nathania
(2)(1), (2) Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Jl. Grafika No.2 Yogyakarta
(1)budi.dharma@ugm.ac.id
ABSTRAK
Pengukuran antropometri telah banyak dilakukan untuk mendapatkan informasi ukuran-ukuran bagian tubuh manusia yang akan digunakan dalam perancangan produk, alat bantu, maupun lingkungn kerja. Pengukuran dimensi secara manual dengan antropometer seperti mistar atau pita ukur sangat sederhana dan mudah dilakukan. Namun, permasalahan yang muncul adalah jika dalam waktu yang berbeda ternyata jumlah dan jenis parameter yang dibutuhkan berubah atau bertambah, maka pengukuran antropometri untuk responden yang sama sangat susah dilakukan karena tuntutan kehadiran responden fisik untuk dilakukan pengukuran. Oleh karena itu, penelitian ini mengusulkan metode digitalisasi obyek pengukuran antropometri menggunakan pemindaian laser agar proses pengukuran dapat dilakukan tanpa memerlukan kehadiran fisik responden serta data digital obyek antropometri dapat disimpan dengan mudah.
Alat yang digunakan adalah David Laserscanner yang merupakan paket perangkat lunak untuk pemindaian laser 3D berbiaya rendah. Dengan alat ini dilakukan pemindaian dan digitalisasi objek tiga dimensi menggunakan webcam dan portable laser yang memproyeksikan sebuah garis. Pada penelitian ini, dilakukan pemindaian terhadap kaki manusia sebagai obyek yang akan didigitalisasi dan diukur parameter antropometrinya. Selain itu dilakukan analisis faktor yang paling berpengaruh terhadap hasil pengukuran antropometri. Pengukuran dilakukan pada 8 parameter antropometri dimensi telapak kaki. Hasil pengukuran manual sebagai acuan dan digital menggunakan David Laser Scanner dibandingkan.
Hasil dari penelitian ini didapatkan bahwa faktor yang paling berpengaruh yang menentukan tingkat presisian pengukuran adalah jumlah gambar hasil pemindaian yang digabungkan pada proses fuse. Rata-rata error pengukuran pada model 3D kaki sebesar 1-8%.
Kata kunci—Antropometri kaki, Pemindaian laser, David Laserscanner, 3D Scanning
I. PENDAHULUAN
Sistem scanner tiga dimensi adalah sebuah perangkat yang mampu memindai sebuah objek (tiga dimensi), dan mengumpulkan data yang dimungkinkan untuk disusun menjadi sebuah model tiga dimensi. Pada awal perkembangannya, pemindai 3 dimensi digunakan untuk memindai komponen-komponen yang berbentuk kompleks menjadi model digital 3 dimensi sehingga mudah untuk dilakukan reverse engineering pada benda atau komponen tersebut.
Pada perkembangannya, obyek yang dipindai berkembang ke benda hidup termasuk manusia dengan tujuan-tujuan tertentu. Beberapa peneliti, seperti terlihat pada Tabel 1, telah mencoba menggunakan alat 3D Scanner untuk memindai bagian tubuh manusia. Pada penelitian ini, sebuah perangkat software scanner tiga dimensi bernama David Laser Scanner akan diteliti performansinya untuk memindai bagian kaki manusia untuk pengukuran parameter antropometri. David Laser Scanner merupakan sebuah perangkat software scanner tiga dimensi dengan harga yang relatif murah, hardware yang sederhana, dan mudah dalam proses instalasi.
Pada penelitian sebelumnya (Asri, 2014), David laser scanner digunakan untuk memindai 3 bentuk objek yaitu piramida, kaleng, dan prisma segi delapan untuk menemukan parameter yang
Muslim dkk (2014) 3D Body Scanner / Antrhoscan Tubuh manusia
Elfiah dkk (2011) 3D CT Scan Wajah manusia
Kurniawan dkk (2012) Citra CT 3D Tengkorak manusia
Tefler, S. dan Woodburn, J. (2010) 3D Surface Scanning Kaki manusia
Metode pengukuran antropometri umumnya dilakukan dengan menggunakan mistar ukur atau jangka sorong. Namun dengan scanner 3 dimensi ini harapannya akan diperoleh bentuk digital 3 dimensi yang kompleks yang dapat dipergunakan lebih lanjut untuk pengukuran-pengukuran lainnya tanpa harus menghadirkan kembali responden secara fisik. Untuk itu penelitian ini akan menguji performansi David Laser Scanner untuk pengukuran antropometri kaki.
II. METODOLOGI
A. Objek dan Lokasi Penelitian
Objek dari penelitian ini ialah pengukuran antropometri telapak kaki dengan subjek sebanyak 10 orang. Teknik pengambilan sampel yang digunakan adalah convenience sampling. Pengukuran dilakukan pada 8 bagian dimensi antropometri kaki kanan, seperti terlihat pada Gambar 1, yaitu:
1. Panjang telapak kaki 2. Panjang telapak lengan kaki
3. Panjang kaki sampai jari kelingking 4. Lebar kaki
5. Lebar tangkai kaki 6. Tinggi mata kaki
7. Tinggi bagian tengah telapak kaki 8. Jarak horizontal tangkai mata kaki
Gambar 1 Parameter Antropometri Kaki
Proses pengambilan gambar digital menggunakan Laser Scanner dengan konfigurasi seperti terlihat pada Gambar 2.
Gambar 2 Konfigurasi David Laser Scanner
Peralatan yang digunakan adalah: 1. Software David Laser Scanner 2. Software MeshLab
3. Jangka sorong 300 mm 4. Alat bantu yang terdiri dari:
a. Tripod peyangga laser pointer dan dc motor b. Laser pointer
c. Penyangga Kamera d. webcam
e. Background kalibrasi
f. Motor listrik penggerak laser pointer
II. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Pengukuran Kaki Manual
Kaki responden sebelumnya diberikan marker atau penanda pada titik-titik antropometri menggunakan spidol permanen berwarna merah. Pengukuran secara manual dilakukan sebanyak 2 kali setiap parameter antropometri langsung pada kaki responden menggunakan jangka sorong sesuai marker yang sudah diberikan. Hasil pengukuran manual ini dijadikan referensi hasil pengukuran yang valid.
B. Pengukuran Kaki Digital
Kalibrasi terlebih dahulu dilakukan dengan menggunakan bentuk kubus standar berukuran sisi 8 cm. Pemindaian dilakukan dengan 8 sudut pandangan, yaitu pada arah 0°, 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, dan 315°. Contoh hasil pemindaian dapat dilihat pada Gambar 3.
Setelah dilakukan pemindaian setiap sudut, maka selanjutnya dilakukan penggabungan (fuse) gambar-gambar tersebut agar menghasilkan gambar utuh 3 dimensi. Proses alignment yang digunakan adalah contact pair selection, yaitu menggabungkan titik yang sama antara dua pandangan objek. Contoh hasil fuse dapat dilihat pada Gambar 4.
Setelah dilakukan beberapa kombinasi penggabungan gambar hasil pemindaian, diketahui bahwa proses penggabungan yang paling efektif adalah dengan menggunakan 4 gambar dengan sudut pandangan objek, yaitu: 0o, 90o, 180o, dan 270o.
135o 180o
225o 270o 315o
Gambar 3 Gambar hasil pemindaian kaki untuk beberapa sudut pandang.
Gambar 4 Contoh Hasil Penggabungan (Fuse) dari beberapa pandangan.
Gambar hasil penggabungan diukur menggunakan software Meshlab. Software ini dapat digunakan untuk mengukur jarak garis lurus/linier antara titik satu dengan titik lainnya. Referensi titik pengukuran adalah menggunakan marker yang telah diberikan pada kaki responden dan terlihat pada gambar hasil pemindaian.
Hasil pengukuran kemudian dibandingkan antara pengukuran manual dengan pengukuran digital pada setiap parameter antropometri. Selisih antara pengukuran manual dan digital merupakan error pengukuran.
Gambar 5 menunjukkan grafik yang menampilkan rata-rata error pengukuran dari 8 parameter antropometri kaki.Dari hasil pengukuran terlihat bahwa error pengukuran untuk semua parameter antroprometri kurang dari 0,6 cm. Rata-rata persentase error pengukuran tertinggi tercatat di parameter nomor 7 (Tinggi bagian tengah telapak kaki) sebesar 8,2% dengan rata-rata error pengukuran sebesar 0,54 cm. Sedangkan persentase error pengukuran terendah tercatat di parameter nomor 2 (Panjang telapak lengan kaki) sebesar 1,4% dengan rata-rata error pengukuran sebesar 0,24 cm. Penyimpangan hasil pengukuran digital ini disebabkan oleh proses penggabungan yang dilakukan oleh software yang disediakan oleh David Laser Scanner yang dilakukan dengan cara menggabungkan secara overlap beberapa gambar sehingga sangat dimungkinkan ukuran pada gambar hasil penggabungan menjadi sedikit lebih besar dari pada ukuran sebenarnya.
Gambar 5 Rata-rata error pengukuran dari 8 parameter antropometri.
III. PENUTUP
Penggunaan David Laser Scanner untuk pemindaian anggota tubuh manusia untuk pengukuran antropometri mempunyai potensi penggunaan yang sangat baik. Walaupun masih terdapat error pengukuran sebesar 1-8%, namun kualitas gambar 3D hasil pemindaian dapat digunakan untuk pengukuran parameter antropometri yang lain tanpa harus menghadirkan responden kembali secara fisik. Dalam penelitian ini diperoleh rekomendasi pengambilan gambar sejumlah 4 pada arah
0
o, 90
o, 180
o, dan 270
o untuk mendapatkan hasil penggabungan (fuse) yang paling baik.IV. UCAPAN TERIMA KASIH
Penelitian ini dibiayai oleh Hibah Penelitian Departemen Teknik Mesin dan Industri FT-UGM tahun 2017. Terimakasih kepada N. A. Nathania yang telah membantu dalam proses pengambilan data dan men-setting alat.
DAFTAR PUSTAKA
Asri, M., 2014, Optimasi Parameter 3D Scanning Menggunakan David Laser Scanner, Skripsi tidak dipublikasikan, Yogyakarta: Universitas Gadjah Mada.
Elfiah, U., Putri, I.L., Hutagalung, M.R., Perdanakusuma, D.S.,, dan Kosbandriati, T., 2011, “Variasi Antropometri, Wajah Indonesia dan Sefalometri sebagai Data Dasar pada Rekonstruksi Trauma Maksilofasial”, Journal of Emergency, Vol.1, No.1.
Kurniawan, B., Purnama, I.K.E., dan Hardiristanto, S., 2012, Penemuan Dimensi Standar Kepala Manusia Berdasarkan Citra CT, Laporan Penelitian Tugas Akhir Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Muslim, E., Moch, B.N., Fileinti, N.D., Puspasari, M.A., Sibarani, T.M.L., dan Laksana, D.G.N., 2014, “The Development of Standard Size for Clothes of Indonesian Boys Based on Anthropometric Data
1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 0 1 2 3 4 5 6 7 8 R at a-ra ta e rr or pe ngukur an ( % ) R at a-ra ta e rr or pe ngukur an ( cm )
Parameter antropometri kaki
Keterangan parameter antropometri kaki : 1. Panjang telapak kaki
2. Panjang telapak lengan kaki 3. Panjang kaki sampai jari kelingking 4. Lebar kaki
5. Lebar tangkai kaki 6. Tinggi mata kaki
7. Tinggi bagian tengah telapak kaki 8. Jarak horizontal tangkai mata kaki
