UNIVERSITAS INDONESIA PENGEMBANGAN AUGMENTED REALITY (AR) UNTUK PROSES PEMESINAN MILLING 3-AXIS SKRIPSI. Dedy Ariansyah

UNIVERSITAS INDONESIA. PENGEMBANGAN AUGMENTED REALITY (AR) UNTUK PROSES PEMESINAN MILLING 3-AXIS. SKRIPSI. Dedy Ariansyah 0806454696. FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DEPOK JULI 2012. Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

UNIVERSITAS INDONESIA. PENGEMBANGAN AUGMENTED REALITY (AR) UNTUK PROSES PEMESINAN MILLING 3-AXIS. SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik. Dedy Ariansyah 0806454696. FAKULTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK MESIN DEPOK JULI 2012. i Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS. Skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, Dan semua sumber baik yang dikutip maupun dirujuk telah saya nyatakan dengan benar.. Nama. : Dedy Ariansyah. NPM. : 0806454696. Tanda Tangan. :. Tanggal. :. ii Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

HALAMAN PENGESAHAN Skripsi ini diajukan oleh : Nama. : Dedy Ariansyah. NPM. : 0806454696. Program Studi. : Teknik Mesin. Judul Skripsi. : Pengembangan Augmented Reality (AR) untuk Proses Pemesinan Milling 3-axis. Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia. DEWAN PENGUJI. Pembimbing : Dr. Ir. Gandjar Kiswanto, M.Eng. (. ). Penguji. : Dr. Ir. Ario Sunar Baskoro, ST., MT., M.Eng.. (. ). Penguji. : Jos Istiyanto S.T., M.T., Ph.D. (. ). Penguji. : Prof. Dr. Ir. Tresna Priyana Soemardi, M.Si., S.E. (. ). Ditetapkan di : Fakultas Teknik Universitas Indonesia, Depok. Tanggal. : 2 Juli 2012. iii Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

ABSTRAK Nama. : Dedy Ariansyah. Program Studi. : Teknik Mesin. Judul. : Pengembangan Augmented Reality (AR) untuk Proses Pemesinan Milling 3-axis. Proses pemesinan milling menggunakan mesin CNC sudah banyak digunakan di berbagai industri manufaktur karena kecakapannya dalam menangani berbagai produk dengan bentuk geometri yang kompleks. Mesin CNC beroperasi berdasarkan NC program yang dihasilkan secara semi otomatis oleh suatu CAM sistem maupun yang dibuat secara manual oleh operator. Keahlian untuk mengoperasikan mesin CNC membutuhkan percobaan berulang bagi seorang operator pemula sehingga menghabiskan penggunaan material dan alat potong. Hal ini mendorong kebutuhan akan simulasi pemesinan yang dapat menolong operator selama tahap awal pembelajaran. Beberapa sistem simulasi yang sudah dikembangkan adalah berbasis 3D grafik sehingga tidak dapat memberikan pengetahuan dan pengalaman praktis bagi seorang operator pemula. Augmented Reality (AR) adalah teknologi yang dapat menambahkan obyek virtual 3D ke dalam pandangan operator pada lingkungan nyata. Penelitian ini mengintegrasikan teknologi AR ke dalam mesin CNC 3 axis. Sistem ini dapat mengurangi biaya penggunaan cutting tool dan biaya penggunaan material akibat proses percobaan berulang pada mesin CNC aktual. Berdasarkan percobaan yang dilakukan, visualisasi laju pelepasan material mendekati laju pelepasan material pada pemesinan aktual. Selain itu, bentuk akhir benda kerja selama proses simulasi sama dengan bentuk akhir proses pemesinan aktual berdasarkan NC program yang digunakan. Kata kunci: Simulasi Pemesinan, Augmented Reality, Pemesinan milling 3 axis.. iv. Universitas Indonesia. Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

ABSTRACT Name. : Dedy Ariansyah. Study Program. : Mechanical Engineering. Title. : Development of Augmented Reality (AR) for Machining Process 3-axis CNC Milling. Computer Numerical Control (CNC) milling machine have been widely used in many industries due to its capability to convert raw materials into various desired finishing parts. The machine operates according to the NC program generated semi-automatically by integrated Computer Aided Manufacturing (CAM) system or manually created by an machinist. The knowledge and skill to operate the CNC milling machine usually requires iterative try-outs for a novel machinist that inevitably waste materials and cutting tools. These inefficiencies encourage the needs of machining simulation system to help the machinists during trial and learning stages. Many machinining simulation systems that have been widely available is based on 3D graphics. These virtual simulations can not help the machinists to accumulate practical experiences and knowledge as the knowledge can only be achieved through performing actual machining in a real machine tools. Augmented Reality (AR) is a technology that superimpose virtual 3D object upon the user’s view of the real world, in a real time. This paper presents the machining simulation system by integrating AR into a real 3-axis CNC machine tools. This system decreases considerably tool production cost and material wastage due to trial and error process on real machine tools. Experiment conducted shows that the visualization of Material Removal Rate (MRR) during simulation near real time MRR. In additon, the result of finished part in machining simulation is equally as the actual machining’s result based on NCcode input. Keywords: Machining Simulation, Augmented Reality, 3-axis milling.. v. Universitas Indonesia. Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

UCAPAN TERIMA KASIH. Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan pertolonganNya, Penulis dapat menyelesaikan skripsi ini tepat waktu. Penulisan skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknik Program Studi Teknik Mesin pada Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada: 1.. Orang tua yang senantiasa memberikan semangat, perhatian dan cinta kasih.. 2.. Dr. Ir. Gandjar Kiswanto, M.Eng selaku dosen pembimbing yang selalu menumbuhkan rasa optimis selama penulisan skripsi ini.. 3.. Dr. Ir. Harinaldi, M.Eng selaku Kepada Departemen Teknik Mesin UI.. 4.. Seluruh teman-teman di Laboratorium Teknologi Manufaktur FTUI yang telah menjadi sahabat yang baik.. 5.. Seluruh teman-teman Teknik Mesin FTUI angkatan 2008 yang menjadi teman seperjuangan selama menempuh studi di FTUI.. 6.. Seluruh rekan dan pihak yang tidak dapat disebutkan satu per satu.. Semoga tulisan ini dapat menjadi pedoman yang baik bagi rekan-rekan yang ingin melakukan penelitian di bidang yang sama.. Penulis. Juni 2012. vi. Universitas Indonesia. Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

HALAMAN PERNYATAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS. Sebagai sivitas akademik Universitas Indonesia, saya yang bertanda tangan di. bawah ini:. Nama. : Dedy Ariansyah. NPM. : 0806454696. Program Studi. : Teknik Mesin. Departemen. : Teknik Mesin. Fakultas. : Teknik. Jenis Karya. : Skripsi. Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive Royalty­. Free Rights) atas karya ilmiah saya yang berjudul: "PENGEMBANGAN AUGMENTED REALITY (AR) UNTUK PROSES PEMESINAN MILLING 3-AXIS" Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan hak bebas royalty noneksklusif. ini,. Universitas. Indonesia. berhak. menyimpan,. mengalih. media/formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), merawat dan mempublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta. Demikian pemyataan ini saya buat dengan sebenamya. ,. Dibuat di. i,­;. : Depok. ii. !. Pada tanggal : 19 Juni 2012. I. Yang rnenyatakan,. I. Dedy Ariansyah. \Iii. Ilni\.lorei+~e Inrln.noei~. Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012. l t. ! i.

DAFTAR ISI. HALAMAN JUDUL ..................................................................................... i PERNYATAAN ORISINALITAS ............................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... iii ABSTRAK..................................................................................................... iv ABSTRACT .................................................................................................. v UCAPAN TERIMAKASIH .......................................................................... vi HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI .................... vii DAFTAR ISI ................................................................................................. viii DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xi DAFTAR TABEL ......................................................................................... xiv DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xv BAB 1 PENDAHULUAN.............................................................................. 1 1.1. Latar Belakang ............................................................................. 1. 1.2. Tujuan Penelitan ........................................................................... 3. 1.3. Perumusan Masalah ...................................................................... 4. 1.4. Pembatas Masalah ........................................................................ 4. 1.5. Metodologi Penelitian ................................................................... 4. 1.6. Sistematika Penulisan ................................................................... 4. BAB 2 AUGMENTED REALITY DAN PEMESINAN CNC 3 AXIS ....... 6 2.1. Augmented Reality (AR) .............................................................. 6. 2.2. Sistem Hardware dan Software AR .............................................. 7 2.2.1. Teknologi Display ............................................................... 7 2.2.1.1 Head-worn Display .................................................... 8 2.2.1.2 Hand-held Display ..................................................... 10 2.2.1.3 Spatial Display ........................................................... 11. 2.2.2 2.3. Software/library................................................................... 14. Sistem Tracking ............................................................................ 15 2.3.1. Mechanical Tracking ........................................................... 16. 2.3.2. Inertia Tracking ................................................................... 16. 2.3.3. Accoustic Tracking .............................................................. 17. viii. Universitas Indonesia. Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

2.4. 2.5. 2.6. 2.3.4. Electromagnetic Tracking .................................................... 17. 2.3.5. Magnetic Tracking............................................................... 18. 2.3.6. Optical Tracking.................................................................. 18. 2.3.7. Hybrid Tracking, Outdoor Tracking, dan Vision Tracking .. 18. Sistem Registrasi .......................................................................... 20 2.4.1. Static Errors ........................................................................ 20. 2.4.2. Dynamic Errors ................................................................... 22. Pemanfaatan AR di Bidang Manufaktur ........................................ 23 2.5.1. Assembly ............................................................................. 23. 2.5.2. Maintenance, Service, Repair, dan Inspection ...................... 26. 2.5.3. Manufacturing Layout ......................................................... 27. 2.5.4. Product Development .......................................................... 28. ARToolkit .................................................................................... 29 2.6.1. Keterbatasan ARToolkit ...................................................... 30. 2.6.2. Sistem Tracking dan Registrasi ............................................ 31. 2.6.3. Sistem Kalibrasi .................................................................. 35 2.6.3.1 Kalibrasi Kamera ....................................................... 37 2.6.3.2 Kalibrasi Optik ........................................................... 43. 2.7. 2.6.4. Sistem AR melalui ARToolkit ............................................. 44. 2.6.5. Training Pola Marker ........................................................... 50. Proses Pemesinan Milling CNC .................................................... 52 2.7.1. Kebutuhan Simulasi Pemesinan ........................................... 54. 2.7.2. Mesin Milling CNC 3 Axis EMCO TU-3A .......................... 55. 2.7.3. Format Program CNC 3 Axis ............................................... 55. 2.7.4. Parameter Simulasi Pemesinan ............................................ 60. 2.7.5. Metode Simulasi Proses Pemesinan Berbasis 3D Graphics .. 62. BAB 3 PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI..................................... 63 3.1. Alur Perancangan Penelitian ......................................................... 63. 3.2. Sistem Arsitektur .......................................................................... 64. 3.3. Perancangan Algoritma Untuk Sistem Simulasi ............................ 66 3.3.1 Marker Detection & Recognition ......................................... 67 3.3.2 Workpiece & Fixture Modeling............................................ 69. ix. Universitas Indonesia. Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

3.3.3 Material Removal Visualization ........................................... 70 3.4. Perancangan dan Implementasi Sistem AR ................................... 73 3.4.1 Instalasi & Konfigurasi ARToolkit, OpenGL, dan Compiler 74 3.4.2 Persiapan Kamera dan Kalibrasi .......................................... 82 3.4.3 Sistem Tracking Berbasis Marker ........................................ 88 3.4.3.1 Sistem Tracking Single Marker .................................. 88 3.4.3.2 Sistem Tracking Multiple Marker ............................... 88 3.4.4 Manipulasi Koordinat Antar Marker Terhadap Kamera........ 91 3.4.5 Implementasi Simulasi Pemesinan ....................................... 95 3.4.5.1 Implementasi Sistem Menggunakan Single Marker .... 95 3.4.5.2 Implementasi Sistem Menggunakan Multiple Marker . 96. BAB 4 HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS ............................................ 99 4.1. Analisis Hasil Kalibrasi Kamera ................................................... 99. 4.2. Analisis Sistem Tracking Berbasis Marker .................................... 100. 4.3. Analisis Hasil Pengujian Simulasi Pemesinan Berbasis AR .......... 101. BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN PENELITIAN LEBIH LANJUT.... 105 5.1. Kesimpulan .................................................................................. 105. 5.2. Saran Penelitian Lebih Lanjut ....................................................... 106. DAFTAR REFERENSI ................................................................................ 107 LAMPIRAN 1 ............................................................................................... 111 LAMPIRAN 2 ............................................................................................... 116 LAMPIRAN 3 ............................................................................................... 123 LAMPIRAN 4 ............................................................................................... 142 LAMPIRAN 5 ............................................................................................... 156. x. Universitas Indonesia. Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Sistem Head-worn Display Berbasis Video See-through ....... 9. Gambar 2.2. Sistem Head-worn Display Berbasis Optical see-through ..... 9. Gambar 2.3. Hand-held Display Melalui Cellphone .................................. 11. Gambar 2.4. Spatial Display Melalui Screen-based Video See-throughi .... 12. Gambar 2.5. Spatial Display Melalui Optical See-through Display ........... 13. Gambar 2.6. Projection Base Spatial Display, obyek virtual ..................... 14. Gambar 2.7. Pemanfaatan AR pada Proses Assembly ................................ 25. Gambar 2.8. Pemanfaatan AR di bidang Maintenance, Repair, Service dan Inspection ............................................................................. 26. Gambar 2.9. Manufacturing Layout Berbasis AR ...................................... 27. Gambar 2.10. Pemanfaatan AR Dalam Tahap Prototyping .......................... 28. Gambar 2.11. Contoh Pola pada Marker ..................................................... 31. Gambar 2.12. Rekonstruksi Gambar 3D Menjadi 2D (perspective projection) Melalui Parameter Intrinsic .................................................. 32. Gambar 2.13. Proses Normalisasi Pola Marker yang Terdeteksi ................. 33. Gambar 2.14. Hubungan Antara Koordinat Marker, Koordinat Kamera pada Koordinat Ideal dan Koordinat yang Diamati pada Layar ...... 34. Gambar 2.15. Skema sistem AR melalui ARToolkit ................................... 35. Gambar 2.16. Gambar Ideal dan Gambar Terdistorsi .................................. 36. Gambar 2.17. Hubungan Antara Gambar Ideal dan Gambar Terdistorsi dalam Koordinat Kamera ................................................................ 37. Gambar 2.18. Pola calib_dist dan Pola calib_cpara ..................... 38. Gambar 2.19. Cara Menandai Titik pada Proses Kalibrasi........................... 39. Gambar 2.20. Pola yang Sudah Terkalibrasi................................................ 41. Gambar 2.21. Penempatan Garis Secara Horziontal dan Vertikal ................ 42. Gambar 2.22. Penempatan Pola untuk Proses Iterasi Kalibrasi pada calib_cparam ........................................................................ 42. Gambar 2.23. Pola Kalibrasi Optical See-through ....................................... 43. Gambar 2.24. Pola yang Diakui dan Disediakan oleh ARToolkit ................ 51. Gambar 2.25. Training Pola Menggunakan Program mk_patt ................. 52. Gambar 2.26. Tiga Operasi Dasar Proses Milling ........................................ 53 xi. Universitas Indonesia. Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

Gambar 2.27. Pergerakan Pemesinan Pada Mesin CNC 3 Axis ................... 56. Gambar 2.28. Format Data F1 CNC untuk Komunikasi RS-232.................. 59. Gambar 3.1. Alur Perancangan Penelitian ................................................. 63. Gambar 3.2. Sistem Arsitektur Simulasi AR-CNC .................................... 65. Gambar 3.3. Pemodelan Obyek 3D Berdasarkan Voxel Model ................. 69. Gambar 3.4. Metode Increment ................................................................. 71. Gambar 3.5. Titik origin Cutting tool Terhadap Benda Kerja .................... 73. Gambar 3.6. Konfigurasi win32.bat .......................................................... 75. Gambar 3.7. Membuat Project Baru pada Visual Studio 2008 ................... 76. Gambar 3.8. Pengaturan Aplikasi pada Win32 .......................................... 76. Gambar 3.9. Langkah Konfigurasi pada Visual Studio 2008 ..................... 77. Gambar 3.10. Menambahkan Header File dan Library File pada Visual Studio 2008 .......................................................................... 77. Gambar 3.11. Mengatur Alamat Header File yang Akan Diakses ............... 78. Gambar 3.12. Mengatur Alamat Library yang Akan Diakses ...................... 79. Gambar 3.13. Menambahkan Source File pada Visual Studio 2008 ............ 79. Gambar 3.14. Pilihan Template pada Visual Studio 2008 ........................... 80. Gambar 3.15. Pengaturan Properties Project .............................................. 80. Gambar 3.16. Pengaturan Library yang Akan Diakses pada VS 2008 ......... 80. Gambar 3.17. Penyalinan Data Dari Folder ARToolkit ke Dalam Folder Project .................................................................................. 82. Gambar 3.18. Logitech HD Pro Webcam C910 ........................................... 83. Gambar 3.19. Proses Kalibrasi calib_dist pada 10 Pola dengan Variasi Sudut Terhadap Kamera ....................................................... 84. Gambar 3.20. Sample Pola yang Telah Terkalibrasi .................................... 85. Gambar 3.21. Proses Kalibrasi calib_param.......................................... 86. Gambar 3.22. Perbandingan Efek Distorsi yang Terjadi pada Kamera Sebelum dan Sesudah Proses Kalibrasi................................................ 87. Gambar 3.23. Single Marker ....................................................................... 88. Gambar 3.24. Module Multiple Marker ....................................................... 89. Gambar 3.25. Pengaturan Posisi Obyek Virtual Pada. xii. Universitas Indonesia. Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

Composite Multiple Marker .................................................. 90 Gambar 3.26. Analogi Pengaturan Pandangan pada Komputer Grafik Menggunakan Kamera .......................................................... 91. Gambar 3.27. Multiple Marker ................................................................... 93. Gambar 3.28. Koordinat Pada Marker ........................................................ 94. Gambar 3.29. Manipulasi Koordinat Pada Multiple Marker ........................ 94. Gambar 3.30. Implementasi Sistem Simulasi Menggunakan Single Marker 95. Gambar 3.31. Implementasi Sistem Simulasi Multiple Marker ............................ 96. Gambar 3.32. Implementasi Sistem Simulasi Menggunakan Composite Multiple Marker selama proses pemesinan. ........................... 98. Gambar 4.1. Cutting Tool Menghalangi Single Marker ............................. 100. Gambar 4.2. Cutting Tool dan Tool Holder Menghalangi Marker.............. 101. Gambar 4.3. Perspective projection dan depth buffer ................................ 103. Gambar 4.4. Orientasi dan jarak tracking marker terhadap kamera............ 104. xiii. Universitas Indonesia. Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Jarak Efektif Tracking Terhadap Ukuran Pola....................... 30. Tabel 2.2. Langkah-langkah Utama Membangun Sistem AR Melalui ARToolkit ............................................................................ 44. Tabel 2.3. Format NC program mesin CNC 3 axis................................. 56. Tabel 2.4. Kapasitas Nilai Data Entry EMCO TU-3A.......................... 58. Table 2.5. Nilai K untuk Berbagai Jenis Material................................... 61. Tabel 3.1. Skenario Pengujian Sistem Berdasarkan NC-Code ................ 97. Tabel 4.1. KriteriaPada Sistem Simulasi Pemesinan Berbasis AR......... 102. xiv. Universitas Indonesia. Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN 1 Program Deteksi Single Marker dan Pemodelan Berdasarkan Voxel Model ......................................................................... 111 LAMPIRAN 2 Program Deteksi Composite Multiple Marker dan Pemodelan Berdasarkan Voxel Model ..................................................... 116 LAMPIRAN 3 G-Code, M-Code, dan tanda-tanda alarm .............................. 123 LAMPIRAN 4 Program calib_dist.c, calib_dist.h, check_dist.c .................... 142 LAMPIRAN 5 Program calib_cparam.c, calib_cparam.h, calib_cparam_sub.c .............................................................. 156. xv. Universitas Indonesia. Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang. Sejak tahun 1950, proses pemesinan untuk menghasilkan suatu produk dilakukan secara manual. Proses pemesinan semacam ini kurang fleksibel dan membutuhkan tenaga kerja yang mahir dalam pengoperasiannya. Berkembangnya suatu produk dengan permukaan yang kompleks atau yang dikenal dengan free form surface / sculpture surface banyak dibutuhkan dalam berbagai aplikasi engineering di bidang otomotif, aerospace, dan berbagai industri manufaktur die/molds. Berkaitan dengan hal ini, proses pemesinan konvensional yang melibatkan pengoperasian secara manual yang membutuhkan banyaknya pencobaan berulang (trial and error) untuk mendapatkan machining parameter yang sesuai menjadi sulit dan tidak efisien. Oleh sebab itu, banyak penelitian yang dilakukan untuk mengintegrasikan proses pemesinan berbasis komputer untuk menangani suatu produk yang kompleks yang dikenal sebagai mesin CNC (Computer Numerical Control). Produk dengan free form surface banyak dihasilkan melalui proses pemesinan menggunakan mesin CNC. Proses pemesinan multi-axis menggunakan mesin CNC adalah proses pemesinan yang sangat populer karena memiliki kemampuan untuk menangani geometri benda kerja yang kompleks. Di dalam industri mekanik, proses pemesinan menggunakan mesin CNC sudah digunakan lebih dari 30 tahun. Proses pemesinan ini. dilakukan dari. serangkaian instruksi program yang memerintahkan pergerakan secara linear maupun rotasi cutting tool dan worktable melalui suatu motor secara diskrit. Dalam suatu proses pemesinan menggunakan mesin CNC, khususnya untuk menghasilkan geometri produk yang kompleks, dibutuhkan simulasi pemesinan untuk menghasilkan tool path yang akan menjadi instruksi pergerakan cutting tool pada mesin milling aktual sesuai dengan bentuk benda kerja yang diinginkan. Beberapa mesin CNC yang terintegrasi dengan CAD/CAM memfasilitasi suatu desain grafik dalam bentuk 3D yang kemudian mampu menghitung lintasan pahat (tool path). Lintasan pahat yang dihasilkan berupa serangkaian cutter 1. Universitas Indonesia. Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

2. location dari tool, yang harus diubah ke dalam suatu perintah mesin dalam bentuk NC program melalui NC post-processing. Hingga saat ini telah banyak penelitian yang sudah dikembangkan untuk menghitung lintasan pahat secara otomatis. Beberapa vendor komersial software CAD/CAM. sudah memfasilitasi post-. processor untuk berbagai tipe mesin CNC. Namun NC program yang dihasilkan secara otomatis oleh suatu sistem secara khusus untuk bentuk part yang kompleks cenderung mengandung error ketika diterapkan pada pemesinan aktual dimana cutting tool “memakan” terlalu dalam atau kurang dari geometri yang diinginkan [33]. Oleh karena itu dibutuhkan simulasi pemesinan untuk memvalidasi NC program yang dibuat untuk mengantisipasi terjadinya tabrakan antara cutting tool, tool holder terhadap fixture dan memastikan apakah hasil pemesinan suatu produk sesuai dengan bentuk geometri dan akurasi yang diinginkan. Sistem simulasi pemesinan juga berguna untuk kepentingan pembelajaran dan pelatihan kepada operator untuk memahami parameter pemesinan, kondisi pemesinan dan sebagainya sebelum melakukan proses pemesinan aktual. Penelitian ini diawali dengan membangun suatu sistem simulasi pemesinan untuk kepentingan pembelajaran dan pelatihan melalui NC program yang dibuat oleh operator. Beberapa software komersial yang tersedia untuk simulasi pemesinan pada CNC berbasis grafik 3D. DELMIA Virtual NC [2] adalah salah satu software simulasi pemesinan pada CNC berbasis grafik 3D. Namun system ini lebih bersifat software-centric daripada machine tool-centric [21] dimana operator harus menyesuaikan sendiri kondisi pemesinan aktual di dalam grafik 3D. Sistem simulasi virtual seperti ini tentunya tidak memberikan pemahaman yang praktis kepada operator karena pemahaman praktis hanya dapat diperoleh ketika operator melakukan operasi pemesinan pada kondisi pemesinan aktual. Disamping itu setiap. mesin CNC. memiliki karakteristik. tersendiri. yang sulit. untuk. divisualisasikan secara utuh. Augmented Reality (AR) adalah teknologi yang berkembang dari Virtual Reality. Lingkungan di sekeliling kita memiliki banyak informasi yang setiap detilnya sulit divisualisasikan menggunakan komputer. Oleh karena itu AR hadir sebagai teknologi yang menggabungkan dunia nyata di sekeliling kita dengan. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

3. obyek virtual tertentu berupa teks, gambar 2D dan 3D untuk menambah persepsi penggunanya sehingga dapat membantu pengerjaan suatu tugas, proses pembelajaran, proses perencanaan dan lain-lain. Teknologi AR sudah banyak diteliti dan diaplikasikan dalam berbagai kebutuhan [9][10][32]. Banyak penelitian di dalam pemanfaatan AR menyimpulkan bahwa efisiensi proses manufaktur dapat ditingkatkan melalui teknologi AR. Di dalam penelitian ini, AR dan proses pemesinan aktual secara khusus pada mesin CNC akan diintegrasikan untuk menghasilkan suatu simulasi pemesinan antara benda virtual dengan cutting tool aktual. Sistem simulasi ini akan memfasilitasi pemahaman yang komprehensif, kondisi dan lingkungan pemesinan yang familiar bagi operator. Berbeda dengan simulasi berdasarkan grafik 3D, sistem ini memudahkan operator untuk memahami dan melakukan inspeksi pada proses pemesinan seperti kesalahan pemesinan (machining error), dan lain-lain karena simulasi dilakukan pada kondisi pemesinan aktual. Melalui simulasi pemesinan, operator dapat menganalisa proses pemesinan, mengubah parameter pemesinan dan mengamati hasil proses pemesinan secara langsung. Sistem ini juga berguna bagi seorang operator atau pemula selama proses percobaan dan pembelajaran yang memungkinkan mereka untuk bereksperimen dengan parameter pemesinan yang berbeda tanpa mengkhawatirkan terjadinya kerusakan pada cutting tool maupun benda kerja. 1.2. Tujuan Penelitian. Penelitian ini bertujuan untuk mengintegrasikan teknologi AR dengan proses pemesinan menggunakan mesin CNC 3 axis untuk menghasilkan sistem simulasi pemesinan yang robust. Operator dapat memasukan perintah berdasarkan NC program, menjalankan simulasi, memodifikasi NC program dan mengamati hasilnya secara langsung sehingga mencegah pencobaan berulang yang menghabiskan penggunaan material, cutting tools, dan waktu setting up pemesinan. Sistem ini dapat mempermudah operator untuk menganalisa kondisi proses pemesinan secara aktual, memahami parameter pemesinan dan mengamati hasil proses pemesinan secara langsung melalui pencobaan berulang yang efisien.. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

4. 1.3. Perumusan Masalah. Dalam membangun suatu sistem simulasi pemesinan berbasis AR, sistem tersebut harus dapat merepresentasikan prilaku secara fisik dan logika suatu pemesinan aktual. Dengan kata lain, sistem tersebut harus memiliki kesamaan informasi dari suatu sistem pemesinan aktual. NC program yang diberikan oleh operator dalam suatu sistem simulasi harus menghasilkan hasil pemesinan yang serupa dengan pemesinan aktual. 1.4. Pembatasan Masalah. Penelitian ini dikerjakan dan diawali dari pemunculan benda kerja virtual pada worktable mesin CNC 3 axis dan dibatasi hingga hasil interaksi antara cutting tool aktual dan benda kerja virtual mengalami material removal berdasarkan perintah dalam bentuk NC program. 1.5. Metodologi Penelitian. Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahap diantaranya 1.. Melakukan peninjauan pemanfaatan dan perkembangan teknologi AR di bidang manufaktur secara khusus pemesinan menggunakan mesin CNC melalui jurnal-jurnal ilmiah, buku-buku yang berkaitan, dan sumber-sumber dari World Wide Web.. 2.. Meninjau software dan hardware yang mudah dan dapat diterapkan untuk membangun sistem AR di dalam simulasi pemesinan.. 3.. Pembelajaran penggunaan software/library ARToolkit 2.72.1 yang terpilih untuk digunakan dalam membangun suatu sistem AR.. 4.. Merancangan dan mengimplementasikan metode – metode dan algoritma dalam pembuatan sistem simulasi.. 5.. 1.6. Menguji sistem yang dibangun dan menganalisis hasil pengujian. Sistematika Penulisan BAB 1. PENDAHULUAN. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

5. BAB ini membahas latar belakang penelitian, perumusan masalah, batasan penelitian, dan metodologi penelitian. BAB 2. AUGMENTED REALITY DAN PEMESINAN 3 AXIS BAB ini membahas mengenai pengenalan teknologi Augmented Reality (AR), software dan hardware yang diperlukan untuk membangun sistem AR, penerapan AR di bidang manufaktur, library ARToolkit, dan proses pemesinan pada mesin 3-axis.. BAB 3. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI BAB ini membahas mengenai alur penelitian, sistem arsitektur, perancangan sistem AR, perancangan algoritma, dan skenario pengujian sistem. BAB 4. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS BAB ini membahas mengenai hasil pengujian dari sistem simulasi pemesinan berbasis AR, dan analisis terhadap berbagai fenomena yang terjadi pada proses simulasi. BAB 5. KESIMPULAN DAN SARAN BAB ini membahas mengenai kesimpulan penelitian dan saran untuk penelitian lebih lanjut. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

BAB 2 AUGMENTED REALITY & PEMESINAN CNC 3 AXIS 2.1. Pengenalan Augmented Reality. Augmented Reality (AR) adalah variasi atau pengembangan dari Virtual Reality (VR). Konsep VR telah banyak dimanfaatkan dalam berbagai bidang. Salah satunya adalah pemanfaatan VR untuk pemulihan phobia yang dilakukan oleh Delft University of Technology. Bebeda dengan Technical University of Valencia yang memanfaatkan teknologi AR untuk pemulihan phobia terhadap serangga, Beberapa percobaan menunjukan sejumlah pasien yang phobia berhasil dipulihkan dengan bantuan teknologi AR [20]. AR adalah teknik menampilkan obyek virtual komputer grafis ke dalam dunia nyata. Berbeda dengan Virtual Reality (VR), AR memfasilitasi pengguna untuk melihat dunia nyata di sekelilingnya sedangkan VR membatasi pengguna hanya pada dunia virtual yang dibuat dari komputer grafis. Dunia di sekeliling kita kaya akan seluruh informasi detil yang sulit divisualisasikan secara virtual. Oleh sebab itu lingkungan buatan (synthetic environment) dalam Virtual Reality cenderung keliru dan membutuhkan usaha dan waktu yang besar dalam menginterpretasi prilaku benda-benda di dunia nyata. Dengan demikian keunggulan utama AR dibandingkan VR adalah hanya obyek yang ingin ditambahkan ke dalam dunia nyata saja yang bersifat virtual, sedangkan lingkungan di sekeliling yang dilihat oleh pengguna adalah nyata. Oleh karena itu teknologi AR lebih bersifat intuitif dibandingkan dengan teknologi VR. Melalui AR, pengguna dapat melihat obyek virtual dan obyek nyata berada bersamaan dalam dimensi ruang yang sama sehingga AR berguna untuk memberikan informasi tambahan bagi pengguna mengenai dunia nyata yang ia lihat di sekelilingnya atau semacam petunjuk visual bagi pengguna untuk menyelesaikan. pekerjaannya.. Bentuk. sederhananya. adalah. AR. dapat. menampilkan tanda panah dan teks label di dalam pandangan pengguna untuk menuntun pengguna yang sedang berjalan di suatu kota yang asing baginya. Teknologi AR dapat menambahkan sesuatu yang tidak hanya bersifat visual, namun pada semua jenis indera.. 6. Universitas Indonesia. Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

7. Salah satu alasan mengapa Augmented Reality merupakan topik yang menarik adalah AR menambahkan persepsi pengguna terhadap interaksinya dengan dunia nyata. Obyek virtual dapat menampilkan informasi yang tidak diketahui oleh pengguna berdasarkan pengertiannya sendiri sehingga informasi yang diperoleh dapat menolong pengguna untuk mengerjakan aktivitas dan menyelesaikan tugasnya. [9]. Beberapa manfaat yang mengagumkan dari penerapan AR di beberapa bidang dapat dilihat di bagian selanjutnya. 2.2. Sistem Hardware dan Software AR. Menbangun sistem AR yang robust dalam berbagai aplikasi merupakan tugas yang sangat menantang. Meskipun kemajuan teknologi (hardware dan software) pendukung AR sudah banyak berkembang pesat sejak 15 tahun terakhir, beberapa sistem AR yang berhasil dibangun dan dikembangkan masih berbasis implementasi di laboratorium. Penelitian terus menerus dilakukan secara meluas untuk mengatasi persoalan-persoalan krusial yang dihadapi dalam membangun suatu sistem AR. Sistem tracking dan registrasi secara real-time adalah kebutuhan krusial di dalam suatu sistem AR karena sinkronisasi antara obyek virtual dan obyek nyata harus diperoleh pada interval waktu sekecil mungkin. Oleh karena itu, membangun suatu sistem AR membutuhkan perangkat keras dan perangkat lunak yang khusus sehingga diperoleh suatu sistem AR yang robust. Saat ini, banyak. perangkat. lunak. berbasis. video. kamera. yang. sudah. berhasil. dikembangkan sehingga suatu sistem AR dapat dengan mudah dibangun dan dimanfaatkan dalam berbagai aplikasi. 2.2.1 Teknologi Display Membangun suatu sistem AR untuk menampilkan atau menambah suatu obyek virtual ke dalam dunia nyata, memerlukan perangkat keras (hardware) yang disebut display device sehingga melaluinya kita dapat melihat obyek virtual tersebut muncul di dalam dunia nyata. Agar mudah memahami teknologi display yang ada, [10][11] mengkategorikan display device tersebut ke dalam tiga kategori yaitu head-worn displays, hand held displays dan spatial displays. Setiap display device masing-masing memiliki keunggulan dan kekurangan, sehingga. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

8. pemilihannya bergantung kepada kebutuhan, situasi dan kondisi dari pengguna AR. 2.2.1.1 Head-worn displays Display device ini dipasang di kepala pengguna dimana gabungan antara obyek virtual dan obyek nyata di tampilkan di depan mata pengguna. Perangkat ini terdiri dari dua tipe yaitu video see-through dan optical see-through. Saat ini perangkat jenis ini adalah perangkat yang paling dominan dipakai karena bersifat mobile dan multi-user application ketika dibutuhkan lebih dari satu operator dalam bidang AR. Kekurangan tipe display ini adalah kurang ergonomis bagi pengguna. Jika ditinjau dari berat, rata-rata berat tipe display ini adalah 700 gram, sedangkan suatu kaca mata yang biasanya dipakai untuk membaca memiliki berat 100 gram. Ketika operator harus mengerjakan tugasnya lebih dari satu jam menggunakan display ini maka operator akan mengalami kelelahan sehingga tidak leluasa dalam menyelesaikan tugasnya. Hal ini biasanya berdampak pada menurunnya kinerja kerja dari operator. Mengambil waktu istirahat sejenak di antara sekian proses yang dikerjakan operator seringkali bukanlah ide yang baik karena akan mengurangi produktivitas kerja [26]. Pendekatan video see-through yaitu menggunakan kamera yang terpasang pada head-worn display untuk menangkap gambar dunia nyata sebagai latar belakang. Kemudian gambar virtual yang dihasilkan dari komputer digabungkan melalui video composer sehingga terciptalah suatu sistem AR dimana obyek virtual bergabung dengan obyek nyata.. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

9. Gambar 2.1 Sistem Head-worn Display Berbasis Video See-through [9].. Pendekatan optical see-through yaitu menggunakan suatu lensa transparan yang terpasang pada head-worn displays sehingga pengguna dapat melihat obyek nyata di sekelilingnya. Obyek virtual yang dihasilkan dari komputer diproyeksikan pada lensa transparan di depan mata pengguna sehingga dengan cara ini pengguna dapat melihat suatu obyek virtual bergabung dengan obyek nyata.. Gambar 2.2 Sistem Head-worn Display Berbasis Optical see-through[9].. Keunggulan Optical see-through adalah lebih ringan dan murah dibandingkan video see-through. Obyek nyata yang dapat dilihat secara langsung melalui lensa transparan memungkin waktu penundaan (time delay) yang sangat kecil yakni nanodetik. Sedangkan video see-through yang mengabungkan frame demi frame untuk kontinuitas tampilan memiliki waktu penundaan (time delay) yang lebih besar mencapai kisaran satu sampai sepuluh milidetik. Video see-through mengurangi resolusi gambar dunia nyata, sedangkan resolusi gambar pada optical tidak berubah. Di samping itu dari segi safety, jika daya pada head-worn displays. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

10. terputus, pengguna video see-through tidak akan dapat melihat kondisi disekelilingnya. Sedangkan untuk optical, ketika daya terputus, maka lensa transparan akan bertindak seperti kaca mata sehingga pengguna dapat tetap melihat kondisi di sekitarnya. Keunggulan video see-through dibandingkan optical adalah pada saat registrasi antara obyek virtual dan obyek nyata. Optical see-through yang memperkenankan pengguna melihat secara langsung kondisi nyata disekelilingnya mengakibatkan obyek virtual terlihat transparan atau tidak dapat menutup obyek nyata secara keseluruhan karena cahaya dari luar maupun dari obyek virtual. Membangun suatu sistem optical yang menghalang cahaya dari luar sangatlah kompleks. Berbeda dengan video see-through dimana obyek virtual dan dunia nyata yang keduanya dalam bentuk digital sehingga dapat disatukan tanpa gangguan pengaruh cahaya dari luar yang membuat obyek virtual terlihat transparan. Di samping itu, distorsi yang terjadi pada optical harus dikalibrasi secara optical karena sistem tidak memilki gambar digital dunia nyata yang dapat dimanipulasi. Sementara itu kalibrasi optical sangatlah sulit dan memakan banyak waktu. 2.2.1.2 Hand-held Display Hand-held displays merupakan perangkat lain yang dapat digunakan untuk membangun sistem AR. Perangkat ini terdiri dari beberapa komponen seperti processor, memory, lcd, dan teknologi interaksi yang tergabung menjadi satu perangkat. Perangkat ini banyak menggunakan basis video see-through, dimana sebuah kamera digunakan untuk menangkap gambar dunia nyata secara real time. Perangkat semacam ini biasanya dilengkapi dengan wireless dan bersifat mobile.. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

11. Gambar 2.3 Hand-held Display Melalui Cellphone [6].. Display jenis ini berkembang dengan sangat cepat dalam beberapa tahun terakhir. Terutama produk tablet, cellphone, dan lain-lain yang dilengkapi dengan kamera beresolusi tinggi, kemampuan processor yang cepat, kapasitas memory yang besar telah banyak bermunculan. Tidak seperti pada delapan tahun yang lalu dimana pengolahan citra yang buruk akibat waktu penundaan (time delay) yang tinggi dan frame rate yang rendah karena kapasitas processor yang lambat dan memory yang kecil, pada PDA dan cellphone [11]. Saat ini pengolahan citra pada tablet dan beberapa cellphone lainnya sudah dapat dilakukan dengan cepat. Salah satu jenis diplay ini yang paling terkenal dalam pengguaan AR adalah proyek Layar[6]. Menurut penelitian yang dilakukan oleh Garther agency, enam puluh dua juta smartphone dengan kemampuan menjalankan aplikasi AR telah terjual hanya dalam waktu setengah tahun pada tahun 2010. Beberapa kekurangan yang masih tampak pada jenis display ini adalah ukuran layar yang kecil pada kebanyakan hand-held display membatasi ruang pandang yang dapat diliputi oleh kamera. hand-held display juga tidak efektif digunakan ketika tangan operator dibutuhkan untuk mengerjakan tugas yang lain contohnya implementasi AR pada assembly, maintenance, repair. dan sebagainya. dibandingkan dengan head-worn display. 2.2.1.3 Spatial displays Spatial display adalah display device yang penggunaannya tidak melekat pada pengguna. Berbeda dengan head-worn displays maupun hand-held displays, Perangkat ini berbasis proyektor dimana kamera digunakan untuk mendeteksi. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

12. benda nyata yang ingin ditambahkan obyek virtual. Ketika obyek nyata tersebut ditemukan, maka proyektor dapat menambahkan obyek virtual di atas obyek nyata. Perangkat ini dapat bekerja dengan tiga cara yaitu berbasis video seethrough, optical see-through dan direct augmentation. Screen-based video see-through display yang juga disebut dengan “jendela dunia” merupakan teknik display yang memanfaatkan penggabungan gambar (videomixing) suatu gambar di dalam di dalam dunia nyata yang ditangkap oleh kamera dengan gambar digital dan menampilkan hasilnya melalui sebuah monitor.. Gambar 2.4 Spatial Display Melalui Screen-based Video See-through [11].. Sistem display ini tidak mendukung interaksi langsung terhadap obyek nyata dan hanya. menampilkan suatu sistem AR melalui monitor sehingga tidak dapat. digunakan untuk suatu aplikasi AR yang membutuhkan interaksi langsung terhadap obyek nyata contohnya di bidang assembly, service, repairation, dll. Namun sistem display ini merupakan salah satu pendekatan display AR yang murah karena hanya memerlukan kamera dan. PC yang dilengkapi dengan. tampilan. Spatial optical see-through display adalah pendekatan display yang menampilkan obyek virtual tepat pada obyek nyata melalui suatu layar transparan. Komponen. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

13. penting dari perangkat ini terdiri dari cermin datar atau melengkung, beam splitter, layar transparan, dan optik hologram.. Gambar 2.5 Spatial Display Melalui Optical See-through Display[11].. Perangkat display ini tidak memfasilitasi interaksi langsung terhadap obyek nyata yang berada di belakang layar transparan. Selain itu, tipe display ini juga tidak memfasilitasi pemanfaatan AR yang mengharuskan pengguna berpindah dari satu tempat ke tempat lain karena perangkat display yang terpasang pada lokasi tertentu. Keuntungan dari tipe display ini adalah tingkat resolusi gambar yang tinggi, area pandang yang luas, lebih ergonomis, dan kemudahan dalam kalibrasi. Projection base spatial display adalah tipe display yang memproyeksi secara langsung suatu obyek virtual pada obyek nyata dimana obyek nyata memiliki bentuk dan geometri yang sama dengan obyek virtual yang diproyeksikan. Pendekatan ini merubah tekstur, warna, ilumansi dari suatu obyek nyata dengan menampilkan suatu obyek virtual yang memiliki tekstur dan warna tertentu pada obyek nyata. Pendekatan ini memerlukan persiapan obyek nyata yang memiliki bentuk dan ukuran yang sama dengan obyek virtual yang ingin diproyeksikan. Selain itu diperlukan sejumlah proyektor untuk. menjamin konsistensi hasil. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

14. proyeksi pada suatu bentuk obyek yang kompleks. Tipe display ini memfasilitasi area pandang yang tidak terbatas apada pengguna.. Gambar 2.6 Projection Base Spatial Display, obyek virtual (kiri atas), lingkungan nyata yang ingin diproyeksikan (kanan atas), proyeksi obyek virtual pada obyek nyata (bagian bawah) [11].. 2.2.2 Sistem Software Beberapa group peneliti dan laboratori universitas telah mengembangkan beberapa platform untuk membantu peneliti AR membangun suatu sistem AR dalam berbagai bidang. Beberapa platform diantaranya adalah Morgan, DART, Goblin XNA atau Studierstube yang merupakan proyek universitas dengan komunitas pengguna yang terbatas. Studierstube patut mendapat perhatian khusus bagi pengembang AR karena memiliki dokumentasi terbaik dibandingkan platform proyek unversitas yang lain [30]. Platform yang paling terkenal dan paling banyak digunakan di dalam membangun sistem AR adalah ARToolkit yang dikembangkan oleh Dr. Hirokazu Kato berbasis marker dan dapat dengan mudah digunakan oleh seseorang baik yang memiliki latar belakang AR maupun tidak. Library. ini adalah open source dan merupakan cross-platform. Namun. pengembangnya telah dihentikan sejak tahun 2007, dan developernya beralih ke ARToolkit profesional plus yang penggunaanya tidak lagi bersifat open source sehingga harus membeli lisensinya. Penjelasan lebih detil mengenai platform ini. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

15. dapat dilihat di bab selanjutnya. ARStudio yang dikembangkan oleh Malik Carleton dari universitas di kanada memperkenalkan sistem tracking marker dimana jika bagian pada marker terhalang dari camera, pengguna dapat tetap menentukan parameter eksternal kamera sehingga menambah robustness sistem AR. ARTag adalah library AR yang yang dikembangkan berdasarkan library ARToolkit untuk mengatasi kekurangan pada ARToolkit. Namun library ini tidaklah open source. DWARF adalah plaform AR yang dikembangkan untuk mengintegrasikan berbagai komponen ke dalam suatu sistem AR yang utuh dan dapat digunakan untuk mobile outdoor. Tinmith memiliki arsitektur yang mengizinkan beberapa komponen seperti operasi CSG, sensor processing interface, dll terintegrasi ke dalam suatu sistem yang utuh. Tinmith menyediakan kemudahan. interface. kepada. pengguna. di. lingkungan. outdoor. tanpa. menggunakan mouse dan keyboard. Platform lain yang dapat digunakan untuk membangun sistem AR adalah OpenCV [30]. OpenCV adalah platform yang paling stabil dari semua frameworks karena setiap kesalahan selalu dikoreksi dan memiliki feature tambahan pada setiap versi baru yang dikeluarkan. OpenCV juga memliki dokumentasi yang baik, gratis, namun belum siap untuk suatu pengembangan sistem AR karena pengguna harus mengimplementasikan sendiri metode untuk sistem tracking dan registrasi. 2.3. Sistem Tracking. Istilah tracking di dalam sistem Augmented Reality adalah suatu cara untuk mendeteksi suatu obyek yang diam dan bergerak untuk menentukan kapan dan dimana suatu obyek virtual ditambahkan pada dunia nyata sesuai dengan keinginan. Ketidakmampuan suatu sistem tracking untuk memunculkan (meregistrasi) obyek dengan akurat akan menghasilkan gangguan (distraction) hingga hilangnya kegunaan suatu sistem AR. Pemanfaatan AR di bidang kedokteran dimana seorang pasien yang sedang mengalami operasi jantung bisa mengalami malapetaka akibat kesalahan registrasi obyek virtual dari sistem tracking yang digunakan. Oleh karena itu, beberapa syarat yang harus dipenuhi oleh suatu sistem tracking agar dapat mendukung penerapan teknologi AR adalah [31].. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

16. . Mampu mendeteksi posisi dan orientasi dengan akurat dalam suatu dimensi ruang 6 derajat kebebasan.. . Tidak menghasilkan (sedikit) kerlipan/jitter. . Memiliki laju pembaharuan yang tinggi (high update rate) minimal 30 Hz.. . Tidak mengalami (sedikit) lagging yaitu penundaan dari suatu obyek yang terdeteksi.. . Mendukung sepenuhnya perpindahan yang dilakukan oleh pengguna (tanpa kabel, keterbatasan penggunaan dalam suatu ruangan).. Beberapa metode tracking yang tersedia dan sudah dikembangkan termasuk mekanik, magnetik, gelombang ultrasonik, inersia, vision-based, dan sistem hibrid yang berusaha menggabungkan keunggulan-keunggulan dari dua atau lebih metode tracking [27][28]. 2.3.1 Mechanical Tracking Mechanical tracking. menggunakan linkage mekanik seperti telescopic. booms/arms. Sistem tracking ini mengukur sudut dan jarak di setiap joint. Posisi dan orientasi dapat dihitung. melalui sudut dan jarak dari suatu sensor yang. terpasang pada suatu sistem lengan mekanik menggunakan forward atau inverse kinematics. Pengguna dapat mengamati obyek virtual pada ujung lengan mekanik melalui tampilan video see-through yang dapat begerak pada 6 derajat kebebasan berdasarkan pergerakan lingkage. Sistem tracking ini unggul dalam hal akurasi pengukuran posisi dan orientasi. Namun sistem tracking ini terbatas pada suatu jangkauan gerakan tertentu yang bergantung pada jumlah derajat kebebasannya. 2.3.2 Inertia Tracking Inertia tracker menggunakan gyroscopes dan accelerometer yang terpasang pada ketiga axes ortogonal pada axes suatu benda kaku. Tracker ini mengukur percepatan untuk mendapatkan posisi dan orientasi. Nilai posisi dan orientasi diperoleh dari keluaran tegangan yang disebabkan oleh perpindahan suatu massa dan laju perubahan arah dari suatu mass-spring system. Tegangan yang dihasilkan. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

17. biasanya mengandung noise, bias error dan kuantitasi error. Posisi dan orientasi dapat dihitung berdasarkan perhitungan integral matematik yang biasanya menghasilkan sedikit penyimpangan sehingga diperlukan kalibrasi. 2.3.3 Accoustic Tracking Acoustic tracker memanfaatkan pancaran gelombang ultrasonik untuk sistem trackingnya. Tracker ini membutuhkan transmitter dan receiver untuk melakukan transmissi dan penerimaan gelombang sehingga jarak dari satu titik ke titik yang lain dapat diperoleh. Agar dapat menentukan posisi dan orientasi, dibutuhkan tiga transmiter dan tiga reciever untuk triangulasi posisi 3D dari obyek yang dideteksi. Keunggulan tracker ini adalah biaya yang relatif murah, dan robust terhadap interferensi magnetik. Sedangkan kekurangan tracker ini adalah diperlukan filtering untuk mendapatkan gelombang yang sebenarnya karena banyaknya noise yang terdeteksi. Selain itu jenis tracker ini juga kurang akurat karena kecepatan suara di udara cenderung bervariasi tergantung pada setiap kondisi di lingkungan tertentu. 2.3.4 Electromagnetic Tracking Electromagnetic tracking adalah sistem tracking yang memanfaatkan medan electromagnetic secara orthogonal untuk mendapatkan posisi dan orientasi 3D obyek yang dideteksi. Sistem ini berupa transmitter yang terdiri dari tiga buah kumparan yang disusun secara orthogonal dan diaktifkan secara berurutan dan diterima oleh receiver yang juga terdiri dari tiga buah kumparan orthogonal untuk mengukur medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh transmitter. Kekuatan signal yang diterima oleh receiver dibandingkan dengan kekuatan signal yang dikirim oleh transsmiter untuk menentukan posisi dan juga dibandingkan satu dengan yang lain untuk memperoleh orientasi. Kekurangan dari sistem tracking ini adalah hasil pengukuran banyak terdapat noise sehingga diperlukan proses filtering. Selain itu jangkauan dari sistem tracking ini hanya sekitar 10 kaki dari sebuah transmiter. Akurasi sistem berkurang seiring jarak antara transmitter dan receiver meningkat. Sistem tracking ini juga sensitif terhadap electromagnetik ambien di lingkungan tertentu. Jika terdapat suatu logam atau material konduktif. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

18. dan perangkat yang dapat menghasilkan medan eletromagnetik di dekat transmitter atau receiver, maka signal transmitter akan terdistorsi sehingga hasil pengukuran mengandung static dan dynamic errors [23]. 2.3.5 Magnetic Tracking Magnetic tracker menggunakan sensor medan magnet (receiver) dan coil (emiiter) sebagai sistem tracking.. Sensor medan magnet dirangkai (coupled). pada jarak r terhadap coil. Untuk mengukur posisi dan orientasi dari sensor medan magnet, dibutuhkan tiga buah koil yang saling tegak lurus sebagai emitter medan magnet dan tiga buah sensor medan magnet sebagi receiver. Ketika arus listrik diberikan pada masing-masing coil, tiga buah sensor akan mengukur komponen medan flux sehingga posisi dan orientasi sensor. pada suatu titik. referesi terhadap emitter dapat diketahui [19]. 2.3.6 Optical Tracking Optical tracker mengunakan satu atau lebih kamera dan teknologi computer vision untuk mendeteksi target di dalam sebuah gambar. Target tersebut biasanya memiliki bentuk yang mencolok dan diletakan pada obyek nyata yang ingin ditambahkan obyek virtual. Posisi dan orientasi target tersebut kemudian dapat dihitung dengan teknologi computer vision. 2.3.7 Hybrid Tracking, Outdoor Tracking, dan Vision Tracking Beberapa sistem tracking yang digunakan untuk aplikasi AR sudah banyak dikembangkan. Namun masing-masing memiliki keunggulan dan kekurangannya masing-masing, sehingga untuk mendapatkan keunggulan suatu sistem tracking dan mengeleminasi kekurangannya dilakukan dengan menggabungkan beberapa sistem tracking (hybrid tracking). Gabungan beberapa sistem tracking bisa bersifat lebih akurat dan lebih robust, namun masih terdapat kesulitan dalam mengintegrasikan sistem tracking yang satu dengan yang lain. Sistem tracking yang sudah dijelaskan sebelumnya terbatas penggunaannya hanya di dalam ruangan (indoor) yang sudah dipersiapkan dan dapat dikendalikan. Sedangkan untuk sistem tracking di luar ruangan (outdoor) yang mana dalam kondisi tanpa. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

19. persiapan, sumber listrik yang terbatas, disamping itu membutuhkan sistem registrasi yang presisi, maka penggunaan sistem tracking berdasarkan sensor tidaklah cukup. Beberapa penelitian dilakukan menggabungkan penggunaan sensor dengan metode vision. Beberapa peneliti mengajukan metode untuk mengoreksi error yang berasal dari penggunaan sensor pada feature tracking [27][28]. Metode yang diajukan menghasilkan. tingkat presisi registrasi yang. tinggi, namun melibatkan banyak komputasi. Beberapa sistem tracking menggunakan sensor seperti detektor medan magnet, frekuensi radio, dan signal akustik biasanya kurang akurat sehingga beberapa metode sering digabungkan dengan metode vision-based tracking [34]. Di sisi lain, ketersediaan processor yang powerful dan frame grabber yang cepat menjadikan vision-based tracking menjadi pilihan yang popular karena tingkat akurasi yang tinggi, serta fleksibilitas dan kemudahan di dalam penggunaannya [32]. Vision based tracking. berbasis computer vision yang menggunakan teknik. pengolahan citra (image processing) biasanya menggunakan marker dengan variasi pola di dalam sistem tracking. Penggunaan marker akan menambah robustness dan mengurangi komputasi karena deteksi marker dilakukan dengan cara menganalisa gambar yang terdiri dari serangkaian pixel sehingga deteksi marker dapat dilakukan dengan cepat dan stabil. Beberapa kekurangan sistem tracking berbasis vision adalah pola pada marker harus terdeteksi seluruhnya oleh kamera. Jika sedikit saja bagian dari pola tertutup atau terhalang oleh obyek nyata, maka obyek virtual tidak dapat ditambahkan pada dunia nyata. Selain itu penggunaan marker sebagai sistem tracking bisa jadi tidak menyenangkan ketika digunakan pada kondisi lingkungan yang kurang bersahabat seperti pencahayaan yang buruk, benda-benda yang bergerak, lantai yang bergetar, dan sebagainya. Sistem tracking lainnya yaitu feature tracking bisa menjadi sistem tracking yang dapat diandalkan terutama diterapkan pada suatu kondisi dimana suatu benda tidak mengalami perpindahan terhadap waktu. Sebagai contohnya adalah pada. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

20. pemesinan CNC dimana tombol input perintah berada dalam kondisi statis meskipun selama proses pemesinan berlangsung. Sistem tracking ini sudah dilakukan. [28][39] untuk kebutuhan petunjuk dalam proses sub-assembly yang. terus menerus berubah pada setiap komponen sub-assembly. 2.4. Sistem Regristasi. Regristasi merupakan faktor lain yang sangat krusial di dalam membangun sistem AR. Registrasi yang tidak presisi dapat membatasi pemanfaatan suatu sistem AR. Permasalahan yang timbul dalam sistem. registrasi adalah bagaimana. memunculkan suatu obyek virtual berada tepat dan akurat di suatu titik atau posisi yang diinginkan pada suatu obyek nyata. suatu penyimpangan registrasi (registration error) pada sistem AR umumnya mudah terdeteksi karena resolusi mata manusia dan kepekaan sistem penglihatan manusia terhadap suatu perbedaan. Suatu penyimpangan registrasi sangat sulit untuk dikendalikan terutama karena kebutuhan akan akurasi yang tinggi dan banyaknya sumber error (source of error) yang menyebabkan terjadinya penyimpangan registrasi. Sumber error ini dapat dibagi menjadi dua tipe yaitu: . Static errors, yaitu error yang terjadi ketika titik pandang pengguna dan obyek pada lingkungan nyata berada pada posisi statis.. . Dynamic errors yaitu error yang terjadi ketika terjadi perubahan antara titik pandang pengguna dan obyek pada lingkungan nyata.. Meskipun dynamic errors merupakan kontribusi error terbanyak pada suatu sistem AR yang menggunakan head-worn display, bukan berarti static errors dapat diabaikan. 2.4.1 Static Errors Beberapa sumber error yang menyebabkan terjadinya static errors adalah distorsi optik, error pada sistem tracking, mechanical misalignment, dan incorrect viewing parameters.. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

21. 1) Distorsion in optics. Kamera yang digunakan sebagai tampilan/display untuk merekam lingkungan nyata mengalami distorsi pada bagian sistem lensanya. Luas daerah pandang pada suatu tampilan. kamera rentan. mengalami distorsi karena distorsi merupakan fungsi radial dari suatu sumbu lensa. Gambar yang berada dekat pada titik area pandang mungkin tampak tidak mengalami distorsi, namun gambar yang berada jauh dari titik area pandang bisa mengalami distorsi yang besar misalnya suatu garis lurus bisa jadi tampak melengkung. Suatu teknologi head-worn display yang menggunakan optical see-through dengan tampilan area pandang yang sempit tidak mengalami distorsi ketika pengguna melihat lingkungan nyata di sekelilingnya melalui combiner optik. Namun ketika combiner optik fokus dan memperbesar gambar virtual dari tampilan monitor maka timbul distorsi. Mapping/pemetaan yang terjadi antara gambar virtual yang terdistorsi terhadap gambar lingkungan nyata yang tidak mengalami distorsi menyebabkan static registration errors. Distorsi pada optik biasanya merupakan systematic errors sehingga dapat dikompensasi dengan cara penambahan optik atau dikompensasi secara digital. Penambahan optik biasanya menambah berat sistem display, sedangkan kompensasi digital membutuhkan perangkat khusus yang mahal untuk komputasinya serta cenderung menambah sistem delay. 2) Error in tracking system menyediakan informasi inputan untuk registrasi suatu obyek virtual sehingga error dalam tracking sistem adalah tipe error yang paling serius dari static errors. Distorsi yang terjadi sulit diukur dan dikompensasi karena tipe error ini bukanlah merupakan systematic error. Kebanyakan sistem tracking komersial tidak mampu memenuhi akurasi yang dibutuhkan oleh sistem AR sehingga ke depannya diperlukan metode untuk meningkatkan akurasi dari sistem tracking. 3) Mechanical missalignment adalah ketidaksesuaian yang terjadi antara sifat fisik suatu sistem aktual dengan spesifikasi komponen hardware yang digunakan. Ketidaksesuaian ini terjadi misalnya karena posisi relatif yang tidak sesuai antara komponen yang satu dengan yang lain pada suatu sistem optical see-through. Ketidaksesuaian ini dapat menyebabkan. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

22. perubahan yang kentara terhadap posisi dan orientasi dari gambar virtual yang diproyeksikan. Kalibrasi error terhadap mechanical missalignment sangat sulit untuk dilakukan. Oleh karena itu, cara terbaik untuk menghilangkan error ini adalah perakitan sistem yang dilakukan dengan benar. 4) Incorrect viewing paramaters dapat dianggap sebagai alignment error dimana suatu teknik kalibrasi dapat diterapkan untuk menghilangkan error ini. Viewing parameters menentukan bagaimana mengubah suatu posisi obyek yang berada pada world coordinate menjadi camera coordinate sehingga obyek virtual dapat dimunculkan dengan benar. 2.4.2 Dynamic Errors Dynamic errors terjadi karena keterlambatan sistem/system delays. System delays adalah perbedaan pada saat suatu sistem tracking mengukur posisi dan orientasi titik pandang terhadap waktu dimana gambar virtual dimunculkan pada posisi dan orientasi di titik tersebut dilihat dari suatu tampilan/display. System delays ini terjadi karena setiap komponen di dalam AR membutuhkan waktu untuk melakukan tugasnya. System delays ini menyebabkan registration error yang hanya terjadi ketika adanya suatu perpindahan/gerakan. Misalnya ketika seseorang pengguna Head-worn display menggerakan kepalanya, dan ketika posisi kepala berada pada waktu t, gambar virtual tidak muncul pada waktu t, melainkan pada waktu setelahnya yaitu t2. Gambar virtual yang seharusnya berada pada posisi di waktu t tidak muncul sehingga pengguna melihat gambar virtual berada pada posisi yang berbeda. Beberapa metode yang digunakan untuk mengurangi dynamic errors adalah mengurangi system lag, mengurangi apparent lag, match temporal streams dan predicting future location. 1) Mengurangi system lag adalalah pendekatan paling efektif. untuk. mengurangi atau secara ideal menghapus suatu sistem delays. Teknologi saat ini tidak mampu untuk menghapus sistem delays sehingga paling. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

23. tidak dibutuhkan pengembangan teknologi yang dapat sebisa mungkin mengurangi dynamic errors dalam ukuran yang paling kecil. 2) Mengurangi apparent lag dapat dilakukan dengan memanfaatkan teknik image deflection dan warping image. Image deflection adalah teknik untuk memasukan pengukuran orientasi gambar yang paling baru ke dalam tahap akhir dari suatu siklus rendering. Sedangkan image warping adalah teknik untuk meningkatkan registrasi dengan cara melakukan sedikit penyesuain pada nilai orientasi dan translasi. 3) Match temporal streams adalah teknik yang digunakan dalam video seethrough untuk mengurangi dynamics errors dengan cara mencocokan temporal streams dengan waktu gambar virtual dimunculkan. 4) Predicting future location adalah teknik yang digunakan untuk mengurangi dynamic error dengan cara memperkirakan lokasi di waktu yang akan datang sehingga gambar virtual dapat dimunculkan pada lokasi tersebut. Prediksi ini harus dilakukan secara real-time.. 2.5. Pemanfaatan AR di Bidang Manufaktur. 2.5.1 Assembly Proses assembly merupakan proses pemasangan semua komponen yang secara individual dihasilkan melalui proses manufaktur sehingga menjadi suatu produk. Beberapa produk terdiri dari sedikit komponen individual yang relatif mudah di dalam perakitannya. Namun untuk beberapa produk yang kompleks sering kali terdiri dari banyaknya komponen yang harus dirakit. Oleh karena itu proses assembly keseluruhan suatu produk biasanya dibagi menjadi beberapa proses subassembly yang melibatkan pengerjaan manual yaitu menempatkan operator pada masing-masing bagian sub-assembly. Proses perakitan secara manual biasanya menggunakan intruksi manual berupa teks dan gambar yang berisi informasi mengenai setiap komponen dan bagaimana cara pemasangannya karena seorang operator harus mengenali setiap komponen dan bagaimana setiap komponen dapat dirakit. dengan benar.. Dalam. melakukan. pekerjaannya,. operator. harus. mengalihkan pandangannya antara intruksi manual dan komponen yang akan. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

24. dirakit. Pengalihan pandangan ini tentunya menyita banyak waktu terutama jika instruksi manual tidak ditempatkan pada posisi yang nyaman kepada operator di dalam ruang kerja. Hal ini tentunya akan mengurangi produktivitas, meningkatkan waktu dan kesalahan perakitan, dan gerakan berulang yang tidak perlu. Terlebih lagi bagi seorang operator pemula untuk mendapatkan pemahaman yang baik mengenai setiap komponen dan bagaimana pemasangannya secara khusus untuk suatu perakitan yang kompleks merupakan pekerjaan yang sulit dan berpotensi menyebabkan frustasi karena membutuhkan waktu berbulan-bulan bahkan bertahun-tahun bagi seorang operator pemula untuk memahami dengan benar suatu proses perakitan yang kompleks. Bahkan untuk seorang operator yang sudah ahli sekalipun, seringkali operator harus mengalihkan pandangannya antara intruksi manual dengan benda yang akan dirakit. Menyadari hal ini, pemanfaatan teknologi AR sangat berpotensi untuk meningkatkan efisiensi proses perakitan, serta mempermudah operator dalam memahami suatu proses perakitan baik yang kompleks sekalipun. Intruksi akan lebih mudah dipahami, bukan dalam bentuk manual berupa teks dan gambar, tetapi dalam bentuk 3D virtual yang ditampilkan pada komponen aktual berisi informasi langkah demi langkah proses perakitan yang dibutuhkan dan bagaimana cara melakukannya. Informasi virtual inipun dapat dianimasi sehingga intruksi perakitan menjadi lebih eksplisit. Selain itu operator dapat berkonsentrasi pada tugas yang mereka kerjakan tanpa harus mengalihkan/mengubah posisi kepala dan badan mereka untuk melihat serangkaian instruksi perakitan.. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

25. Gambar 2.7 Pemanfaatan AR pada Proses Assembly. AR juga dapat dimanfaatkan untuk kepentingan. melatih operator pemula. memahami suatu tugas perakitan . Penelitian yang dilakukan [38] melaporkan bahwa dengan bantuan AR, tugas perakitan lebih mudah untuk dilakukan. Hasil yang lain adalah eksperimen yang dilakukan menggunakan empat jenis HMDs [12] menunjukan bahwa pedoman untuk suatu perakitan dengan bantuan AR adalah metode yang paling efektif dari berbagai jenis bentuk instruksi lainnya. Operator melakukan kesalahan yang sedikit. menggunakan metode AR. dibandingkan dengan instruksi manual dalam bentuk kertas maupun elektronik. Menampilkan informasi dan instruksi perakitan dalam bentuk 3D pada benda kerja aktual terbukti mampu mengurangi laju kesalahan dalam melakukan perakitan sebesar 82 % [36] . Insinyur pada perusahaan Boeing telah mendemonstrasikan sistem AR untuk menolong pekerja dalam perakitan pesawat terbang [35], melalui tampilan serangkaian instruksi dan diagram di depan operator yang kemudian menggunakannya informasi tersebut untuk merakit bagian-bagian dari pesawat terbang.. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

26. 2.5.2 Maintenance, Service, Repair, and Inspection Kemampuan teknologi AR yang dapat menampilkan informasi secara virtual pada waktu dan lokasi yang diinginkan menjadi teknologi yang bermanfaat di bidang maintenance, service, repair, dan inspection. Informasi yang ditampilkan dapat dibuat sebagai catatan, petunjuk, atau peringatan yang secara detil mengenai setiap pekerjaan yang harus dilakukan. Jika Seorang petugas maintenance berhadapan dengan suatu komponen mesin yang kurang familiar baginya, atau jika seorang petugas. lupa bagian mana yang seharusnya dikerjakan terlebih. dahulu, melalui informasi relevant yang ditampilkan melalui AR dapat memberikan petunjuk, atau peringatan kepada mereka sehingga mereka tidak perlu membuka petunjuk manual. Teknologi AR ini juga dapat dimanfaatkan untuk kepentingan pelatihan bagi petugas maintenance, service, repair dan inspection. Suatu pusat penelitan industry computer di Eropa atau Europe Computer Research Center (ECRC) mendemonstrasikan suatu tampilan nama komponen yang ditunjuk pada suatu mesin bakar sehingga nama komponen “exhaust manifold” ditampilkan.. Gambar 2.8 Pemanfaatan AR di bidang Maintenance, Repair, Service dan Inspection [3].. Informasi yang ditampilkan melalui AR pada suatu benda nyata berisi intruksi yang disajikan langkah demi langkah dan bagaimana cara mengerjakan suatu. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

27. tugas tertentu lebih mudah diingat oleh seorang petugas daripada menggunakan intruksi manual. 2.5.3 Manufacturing Layout Suatu perencanaan sistem produksi yang efisien dapat mempercepat siklus produksi dari suatu produk. Namun perencanaan suatu sistem produksi yang kompleks pada suatu industri tidaklah mudah sehingga butuh evaluasi berulangulang secara menyeluruh untuk menghindari kemungkinan kesalahan yang biasanya terjadi pada proses perencanaan. Teknologi AR menawarkan suatu metode yang efisien dalam merencanakan suatu sistem produksi. Melalui AR semua peralatan, komponen, mesin, dan gambar dapat diakses secara virtual dan dipindahkan pada kondisi nyata lingkungan produksi sehingga terbentuklah skenario yang nyata serta interaksi secara intuitif dengan obyek virtual. keuntungan lain yang ditemukan oleh [17] ketika mengkombinasikan lengan robot pengelasan virtual dengan lingkungan nyata suatu sistem produksi adalah kemungkinan terjadi tabrakan antara lengan robot dengan elemen lain di dalam lingkungan sistem produksi dapat diidentifikasi.. Gambar 2.9 Manufacturing Layout Berbasis AR [17].. Beberapa percobaan yang dilakukan oleh [17] dengan beberapa teknisi perencanaan telah membuktikan keuntungan suatu perencanaan sistem produksi. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

28. berbasis AR dalam mengurangi biaya dan peningkatan kualitas data yang dibutuhkan untuk suatu perencanaan sistem produksi. 2.5.4 Product development Prototyping merupakan bagian integral dari suatu proses produksi di berbagai industri. Langkah modifikasi dan penyesuaian pada suatu produk atau komponen tertentu sering terjadi pada proses pengembangan produk maupun tahap produksi. Demi alasan inilah AR dapat menjadi alat yang dapat mensimulasikan suatu prototipe sebelum menginvestasikan berbagai sumber daya untuk membangun suatu prototipe secara fisik. Pemanfaatan AR berdasarkan penggabungan antara obyek virtual dengan prototipe aktual disebut sebagai pendekatan mixed prototyping. Melalui mixed prototyping, pengguna dapat secara interaktif mengevaluasi penambahan komponen virtual secara langsung pada prototipe aktual. Pada beberapa kasus, permintaan konsumen yang melibatkan perubahan yang signifikan pada prototipe yang baru cenderung memakan waktu lama dalam proses realisasinya.. Salah satu penelitan yang pernah dilakukan berhasil. memanfaatkan teknologi AR untuk mempercepat proses prototyping dengan pendekatan mixed prototyping [37].. Gambar 2.10 Pemanfaatan AR Dalam Tahap Prototyping [37] Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

29. Metode ini juga menolong pengguna untuk melakukan product assesment secara detil, validasi ergonomis, validasi urutan perakitan, dan kadang-kadang pengguna juga dapat melakukan verifikasi fungsional. 2.6 ARToolkit ARToolkit adalah sebuah library open source berlisensi GPL yang menggunakan bahasa c untuk membantu programmer dalam membangun suatu sistem Augmented Reality yang robust. Salah satu tantangan tersulit dalam membangun suatu sistem AR adalah meregistrasi obyek virtual 3D tepat berada pada obyek yang kita inginkan di dunia nyata. ARToolkit menggunakan teknik computer vision untuk menghitung posisi dan orientasi relatif suatu marker terhadap kamera sehingga obyek virtual 3D dapat berada tepat pada posisi marker. Teknik registrasi cepat dan presisi yang difasilitasi ARToolkit dikembangkan secara terus menerus hingga muncul banyaknya aplikasi AR yang baru dan menarik di berbagai bidang.. Meskipun ada banyak library yang dapat digunakan untuk. membangun suatu sistem AR, namun kelebihan utama dari ARToolkit adalah library ini sudah digunakan secara meluas oleh banyak peneliti dan sudah banyak yang berhasil diimplementasikan dalam berbagai bidang. Selain itu ARToolkit juga didukung dengan banyaknya tutorial dan forum yang beredar di internet. ARToolkit memfasilitasi pemanfaatan AR berbasis video see-through dan optical see-through menggunakan Head-worn Display. Untuk menggunakan ARToolkit, tidak harus menggunakan Head-worn Display, sebuah kamera yang terhubung dengan komputer sudah cukup untuk membangun AR menggunakan ARToolkit. Untuk optical see-through proses kalibrasi dan registrasi lebih rumit untuk dilakukan. ARToolkit dapat dijalankan di platform SGI IRIX, PC Linux, dan Windows 95/98/NT/2000, dan komputer SGI O2 masing-masing berupa versi ARToolkit yang terpisah. Setiap versi memiliki fungsi yang sama, namun performa dapat bervariasi tergantung pada konfigurasi dari hardware yang dipakai.. Untuk. lebih. memahami. library. ARToolkit,. bagaimana. menggunakannya, prinsip kerja dan lain-lain dapat dilihat di [1].. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.

30. 2.6.1 Keterbatasan ARToolkit Beberapa kekurangan sistem tracking berbasis vision adalah pola pada marker harus terdeteksi seluruhnya oleh kamera. Jika sedikit saja bagian dari pola tertutup atau terhalang oleh obyek nyata, maka obyek virtual tidak dapat ditambahkan pada dunia nyata. kekurangan lain berupa jarak/jangkauan tracking pola oleh marker. Penulis library ARToolkit (Kato dan Bilinghurst) telah melakukan percobaan jangkauan maksimun dengan ukuran marker yang berbeda-beda. Percobaan dilakukan dengan cara marker berada pada kondisi stationary (tidak bergerak dan seimbang) dihadapkan pada arah tegak lurus terhadap kamera. Kemudian posisi kamera digeser menjauh dari marker, dan jarak maksimun jangkauan marker ditetapkan ketika obyek virtual sudah tidak tampak pada marker. Tabel 2.1 Jarak Efektif Tracking Terhadap Ukuran Pola [1]. Ukuran pola (inch). Jarak Jangkauan (inch). 2.75. 16. 3.50. 25. 4.25. 34. 7.37. 50. Semakin besar ukuran marker, maka jangkauan maksimun kamera semakin jauh. Pola pada marker juga mempengaruhi jangkauan maksimun kamera. Semakin sederhana bentuk pola yaitu hanya terdiri dari persegi hitam dan persegi putih (frekuensi rendah) semakin baik.. Sebagai contohnya, sebuah marker dengan. ukuran 4.25 inch dengan pola yang lebih kompleks dapat mengurangi jangkauan maksimun dari 35 inch menjadi 15 inch.. Universitas Indonesia Pengembangan augmented..., Dedy Ariansyah, FT UI, 2012.