APLIKASI PEMINDAI ULTRASONIK UNTUK REKONSTRUKSI 3D MENGGUNAKAN METODE DELAUNAY TRIANGULATION
FAUZI RAHADIAN PUTRA 2206100100
DOSEN PEMBIMBING : HARRIS PIRNGADI DJOKO PURWANTO
JUDUL TUGAS AKHIR
APLIKASI PEMINDAI ULTRASONIK
UNTUK REKONSTRUKSI 3D MENGGUNAKAN
METODE DELAUNAY TRIANGULATION
(ULTRASONIC SCANNER APPLICATION FOR 3D RECONSTRUCTION USING DELAUNAY
LATAR BELAKANG
• Suatu benda dapat dilihat jika ada cahaya yang
berasal dari benda tersebut masuk ke dalam alat penglihatan,
• Gelombang ultrasonik dapat bekerja tanpa
terpengaruh banyak atau sedikitnya intensitas cahaya di sekitarnya,
• Transduser ultrasonik digunakan untuk memindai
benda padat
• Data dari transduser ultrasonik tersebut diolah
sehingga didapatkan gambar 3D dari benda yang telah dipindai.
PERMASALAHAN
• Pengaruh beam pattern transduser ultrasonik
terhadap pembacaan,
• Pembacaan transduser ultrasonik terhadap benda
yang berbeda-beda bentuk, ukuran dan jaraknya,
• Proses pembuatan mekanik transduser ultrasonik
dalam melakukan pemindaian,
• Proses pengolahan data menggunakan 3D
reconstruction,
BATASAN MASALAH
• Transduser yang digunakan adalah transduser ultrasonik 40 KHz untuk medium udara,
• Objek adalah benda padat yang tidak bergerak yang dapat memantulkan gelombang ultrasonik,
• Permukaan benda yang dideteksi berupa permukaan datar,
• Jarak antara objek dengan transduser yang dideteksi 3-300 cm,
• Ketelitian transduser sebesar 1 cm,
• Metode 3D reconstruction yang digunakan adalah metode Delaunay triangulation.
TUJUAN
• Mengetahui pengaruh beam pattern transduser
ultrasonik terhadap pembacaan,
• Mengetahui pembacaan transduser ultrasonik
terhadap benda yang berbeda-beda bentuk, ukuran dan jaraknya,
• Membuat mekanik transduser ultrasonik dalam
melakukan pemindaian,
• Mendapatkan proses pengolahan data
menggunakan 3D reconstruction,
DIAGRAM BLOK SISTEM
PC
Transduser Sistem Mikrokontroler
Motor stepper 1 Motor stepper 2 Modul USB to serial Display LCD Mekanik 1 Mekanik 2
TRANSDUSER
SRF-04 mempunyai spesifikasi sebagai berikut :
• Tegangan : 5 VDC,
• Konsumsi Arus : 30 mA (rata-rata), 50 mA (max),
• Frekuensi Suara : 40 kHz,
• Jangkauan : 3 cm - 300 cm,
• Sensitivitas : Mampu mendeteksi gagang sapu berdiameter 3 cm dalam jarak > 2 m,
• Input Trigger : 10 mS min. Pulsa Level TTL,
• Pulsa Echo : Sinyal level TTL positif, lebar berbanding proporsional dengan jarak yang dideteksi.
MOTOR STEPPER 1
Sanyo Denki tipe 103H6707-0741
yang memiliki spesifikasi sebagai berikut :
• 12V DC,
• DC 3A,
• 1.8 DEG/STEP,
MOTOR STEPPER 2
16HM34-0404A yang memiliki spesifikasi :
• 12V DC,
• Arus per fasa 0,4A,
• 0.9 DEG/STEP,
PC
Jenis PC yang digunakan memiliki spesifikasi sebagai berikut:
• Intel® Pentium® Dual CPU T3400 @2,16GHz
DELAUNAY TRIANGULATION
• Triangulasi adalah sebuah graf planar yang berbentuk segitiga.
• Dalam istilah trigonometri atau geometri
dasar, triangulasi adalah sebuah proses untuk menemukan koordinat dan jarak ke sebuah titik.
• Tiga titik dihubungkan dengan tiga garis (edge) yang berturut-turut sehingga membentuk
DELAUNAY TRIANGULATION
• Triangulasi Delaunay (Detri) adalah
pembentukan jala-jala segitiga dari himpunan titik-titik pada suatu bidang.
• Segitiga-segitiga yang terbentuk harus
memenuhi syarat incircle, yaitu tidak ada titik lain di dalam lingkaran yang dibentuk dari tiap tiga titik sudut segitiga yang ada kecuali tiga titik sudut segitiga itu sendiri.
DELAUNAY TRIANGULATION
Kriteria detri:
• Tidak diijinkan ada vertek di dalam lingkaran tersebut,
• Minimal terbentuk triangulasi dalam satu lingkaran,
• Meskipun terbentuk triangulasi tetapi ada vertek independen di dalam lingkaran maka masih belum dikategorikan Delaunay
DELAUNAY TRIANGULATION
A. Terdapat dua vertek yang terhubung pada nota e pada lingkaran tapi terdapat dua vertek lain di dalam lingkaran yang tidak berpotongan dengan lingkaran. Sehingga belum termasuk kriteria delaunay.
B. Notasi e’ merupakan delaunay karena berpotongan pada satu lingkaran akan tetapi kriteria delaunay menyatakan minimal 3 verek untuk bisa triangulasi. Maka masih belum dinyatakan delaunay.
C. Pada triangulasi t sudah terbentuk dan berpotongan pada satu lingkaran. Akan tetapi di dalam lingkaran tersebut terdapat vertek v yang berdiri bebas. Sehingga kondisi tersebut belum dikatakan delaunay.
D. Letak triangulasi t sudah terhubung dan berpotongan pada satu lingkaran dan terdapat vertek v yang berada diluar
lingkaran. Dengan kondisi demikian triangulasi t termasuk kriteria delaunay dan dinyatakan triangulasi delaunay.
RANCANGAN PELETAKAN ALAT
Transduser
Stepper 1
Stepper 2
KARAKTERISASI TRANSDUSER
Pengujian resolusi transduser
No. Pembacaan transduser (cm) Pengukuran mistar (cm)
1 1 3 2 2 3 3 3 3 4 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 8 8 8 9 9 9 10 10 10 11 11 11 12 12 12 13 13 13 14 14 14 15 15 15
KARAKTERISASI TRANSDUSER
Pengujian beamwidth transduser
Ketinggian 20cm Ketinggian 22cm Ketinggian 24cm
Jarak (inci) Pembacaan (V) Jarak (inci) Pembacaan (V) Jarak (inci) Pembacaan (V) 23 0.24 v 23 0.24 v 23 0.24 v 22 0.23 v 22 0.23 v 22 0.23 v 21 0.22 v 21 0.22 v 21 1.26 v ∞ 20 0.21 v 20 0.21 v 20 1.26 v 19 0.20 v 19 1.24 v ∞ 19 1.26 v 18 0.19 v 18 1.24 v 18 1.26 v 17 0.18 v 17 1.24 v 17 1.26 v 16 1.24 v ∞ 16 1.24 v 16 1.26 v 15 1.24 v 15 1.24 v 15 1.26 v 14 1.24 v 14 1.24 v 14 1.26 v 13 1.24 v 13 1.24 v 13 1.26 v 12 1.23 v 12 1.24 v 12 1.26 v 11 1.23 v 11 1.24 v 11 1.26 v 10 1.23 v 10 1.24 v 10 1.26 v 9 1.23 v 9 1.24 v 9 1.26 v 8 1.23 v 8 1.24 v 8 1.26 v 7 1.23 v 7 1.24 v 7 1.26 v
PENGUJIAN PROGRAM
PENGUJIAN PROGRAM 3D
RECONSTRUCTION
PENGUJIAN PROGRAM 3D
RECONSTRUCTION
PENGUJIAN MENGGUNAKAN
TRANSDUSER ARRAY
PENGUJIAN MENGGUNAKAN
TRANSDUSER ARRAY
Teta = 0° Teta = 90° Teta = 180° Teta = 270°
Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T3 0 20 18 18 0 18 17 18 0 18 17 21 0 19 18 20 1 19 18 18 1 18 17 18 1 18 17 20 1 19 18 19 2 19 18 18 2 18 17 18 2 19 18 19 2 19 18 19 3 19 18 19 3 18 17 19 3 19 18 20 3 20 18 20 4 20 18 20 4 18 17 41 4 19 18 20 4 20 18 20 5 21 18 21 5 19 18 40 5 43 19 43 5 20 19 45 6 22 19 45 6 20 18 61 6 20 19 44 6 21 19 62 7 31 20 47 7 20 19 44 7 21 19 60 7 21 20 44
Teta = 0° Teta = 90° Teta = 180° Teta = 270°
Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T3 0 14 13 13 0 17 16 16 0 10 9 8 0 12 12 11 1 14 13 13 1 17 16 16 1 10 9 8 1 12 11 11 2 14 13 13 2 17 16 16 2 10 9 8 2 12 12 11 3 14 13 13 3 17 16 16 3 10 9 8 3 12 12 11 4 14 13 13 4 17 16 16 4 10 9 8 4 12 12 11 5 14 13 13 5 17 16 15 5 10 9 8 5 12 12 11 6 14 13 13 6 17 16 15 6 10 9 9 6 12 12 11 7 14 13 13 7 17 16 15 7 10 9 8 7 12 12 11 8 13 13 13 8 17 16 15 8 10 9 9 8 12 12 12 9 13 13 13 9 17 16 16 9 10 9 8 9 12 11 11 10 13 12 13 10 17 15 15 10 10 8 8 10 12 12 11
PENGUJIAN MENGGUNAKAN
TRANSDUSER ARRAY
Teta = 0° Teta = 90° Teta = 180° Teta = 270°
Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T3 Z T1 T2 T3 0 16 15 14 0 17 16 14 0 13 12 13 0 19 18 18 1 16 14 14 1 17 16 14 1 13 12 13 1 19 18 18 2 16 15 14 2 17 16 14 2 13 12 14 2 19 18 18 3 16 15 14 3 17 16 15 3 13 12 14 3 20 18 19 4 16 15 15 4 18 16 15 4 14 13 15 4 20 18 19 5 17 16 16 5 18 17 16 5 14 13 61 5 20 19 20 6 19 16 17 6 18 17 16 6 16 14 67 6 21 20 21
PENGUJIAN MENGGUNAKAN
TRANSDUSER ARRAY
PENGUJIAN PEMBACAAN TRANSDUSER TERHADAP PERMUKAAN MIRING
• Benda digerakkan dengan ∆θ = 10°, kemudian data hasil keluaran dicatat dan dibandingkan dengan data hasil pengukuran.
• Dengan nilai error yang kurang dari 10%, pengujian transduser untuk objek dengan permukaan miring dapat dilakukanTeta0 Pem bacaan transduser (cm)15 Pengukuran m istar (cm )15 Error (%)0
10 15 15 0 20 13 13.5 3.703704 30 12 12.5 4 40 10 10 0 50 9 8 12.5 60 9 8.5 5.882353
PENGUJIAN PEMBACAAN TRANSDUSER DENGAN OBJEK DENGAN PERMUKAAN MIRING
• Pengujian dilakukan terhadap 2 buah objek yang memiliki bahan dan ukuran berbeda. Objek-objek yang akan diuji yaitu :
• Objek 1, terbuat dari bahan kardus dengan bentuk balok dan berdimensi 30.5 cm x 22.3 cm x 22 cm (p x l x t),
• Objek 2, terbuat dari bahan seng dengan
bentuk tabung dan berdimensi 7.5 cm x 15.5 cm (r x t).
PENGUJIAN PEMBACAAN TRANSDUSER DENGAN OBJEK DENGAN PERMUKAAN MIRING
PENGUJIAN PEMBACAAN TRANSDUSER DENGAN OBJEK DENGAN PERMUKAAN MIRING
KESIMPULAN
• Transduser SRF-04 yang digunakan dalam pengujian memiliki resolusi 1 cm dengan
beam width 45°,
• Hasil percobaan menggunakan 3 buah transduser yang disusun secara array
dimana objek digerakkan setiap 90°, hasil rekonstruksi tidak sesuai dengan bentuk objek dikarenakan data hasil keluaran transduser berupa data titik, sehingga
semakin banyak transduser semakin banyak titik yang didapatkan sehingga hasil rekonstruksi semakin mendekati bentuk asli objek,
• Proses pengujian pembacaan transduser terhadap kemiringan permukaan dengan
∆θ=10°, menghasilkan error sebesar 9.49%,
• Hasil pengujian dengan balok yang terbuat dari bahan kardus dan kaleng yang
terbuat dari bahan seng menghasilkan gambar hasil rekonstruksi yang mendekati bentuk asli objek yaitu bentuk balok dan tabung tanpa alas dan tutup.
SARAN
• Untuk percobaan menggunakan transduser yang disusun secara array, semakin banyak jumlah transduser yang
digunakan, semakin banyak data titik yang didapatkan, hasil rekonstruksi semakin mendekati bentuk asli objek,
• Untuk pengujian yang lebih teliti, transdusernya yang harus digerakkan untuk melakukan proses pemindaian sehingga posisi transduser tetap tegak lurus dengan permukaan
objek yang dipindai,
• Untuk proses pengujian pembacaan transduser terhadap kemiringan permukaan, semakin sempit beam width dan semakin tinggi resolusi transduser yang digunakan, semakin kecil error yang dihasilkan.
