NASKAH PUBLIKASI TUGAS AKHIR
REVERSE ENGINEERING (PENGAMBILAN DATA DAN KALIBRASI 3D DENGAN MENGGUNAKAN KAMERA DIGITAL)
Naskah Publikasi Tugas Akhir ini Disusun Sebagai Salah Satu Syarat Menyelesaikan Program Studi Strata Satu Pada
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun : CHOIRUL LISTIANTO
NIM : D200070030
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
HALAMAN PENGESAHAN NASKAH PUBLIKASI TUGAS AKHIR
Artikel berjudul “Reverse Engineering (Pengambilan Data Dan Kalibrasi 3d Dengan Menggunakan Kamera Digital)“, telah telah disetujui pembimbing dan disyahkan koordinator sebagai syarat untuk seminar Tugas Akhir dan ujian Tugas Akhir pada jurusan Teknik Mesin fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan Oleh :
Nama : CHOIRUL LISTIANTO NIM : D200070030 Disetujui pada : Hari : Rabu Tanggal : 24 Februari 2016 Pembimbing Utama Bambang WF, ST, M.T. Pembimbing Pendamping
Pramuko IP, Ir, M.T.
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin
REVERSE ENGINEERING (PENGAMBILAN DATA DAN KALIBRASI 3D DENGAN MENGGUNAKAN KAMERA DIGITAL)
Choirul Listianto, Bambang Waluyo Febriantoko, Pramuko Ilmu Purboputro
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. Jl. A. Yani Pabelan Kartasura Trompol Pos 1 Sukoharjo.
Email : listianto.choirul@gmail.com. ABSTRAKSI
Penelitian ini bertujuan untuk reverse engineering atau Pembuatan gambar CAD tiga dimensi (3D) dengan cara pengolahan data digital dengan menggunakan software Autodesk 123D Catch untuk pengolahan data digital, Autodeks Meshmixer untuk editing gambar tiga dimensi (3D), dan DDS Solidworks untuk pengambilan data-data yang diperlukan. Obyek penelitian yaitu benda berbentuk kubus dan limas segitiga. Penelitian ini juga bertujuan untuk pengetahui kepresisian dari hasil pengolahan gambar digital dengan obyek mula-mula.
Penelitian ini menggunakan dua metode yaitu metode A dengan pengambilan gambar secara acak atau tidak menggunakan sudut yang ditentukan, dan metode B dengan pengambialan gambar dengan sudut yang
ditentukan. Dalam pengambilan gambar dilakukan secara melingkar 360o
dengan sudut geser 22.50o.
Dari data penelitian menunjukan bahwa hasil yang diperoleh dari reverse engineering pengolahan gambar digital yaitu penyimpangan pada obyek kubus, terbesar -1.60 mm (-1.60%) yang terdapat pada kubus tanpa sudut dan terkecil 0,00 (0.00%) mm terdapat pada kubus dengan menggunakan sudut. Untuk limas segi tiga penyimpangan terbesar 1,66 mm (0.96%) terdapat pada limas tanpa sudut, dan terkecil -0,37 (-0.21%) terdapat pada limas tanpa sudut.
REVERSE ENGINEERING (PENGAMBILAN DATA DAN KALIBRASI 3D DENGAN MENGGUNAKAN KAMERA DIGITAL)
Choirul Listianto, Bambang Waluyo Febriantoko, Pramuko Ilmu Purboputro
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. Jl. A. Yani Pabelan Kartasura Trompol Pos 1 Sukoharjo.
Email : listianto.choirul@gmail.com. ABSTRACT
This study aims to reverse engineering or Making the CAD drawing three-dimensional (3D) by way of processing digital data by using software Autodesk 123D Catch for processing digital data, Autodeks Meshmixer for editing images of three-dimensional (3D), and DDS Solidworks to capture data required. The research object is a cube and a triangular pyramid shaped objects. The study also aimed to know the precision of digital image processing results with the first object.
This study used two methods: Method A by shooting randomly or not using the specified angle, and method B with shooting with adjustable angles. In the image is taken in a circle 360° with sliding angle 22.50°.
From the data of the study showed that the results obtained from the reverse engineering of digital image processing is a deviation in the cube object, the largest is -1.60 mm (-1.60%) contained in the cube without corners and smallest is 0.00 (0.00%) mm contained in a cube by using corner. For a triangular pyramid the largest deviation is 1.66 mm (0.96%) contained in the pyramid without angles, and the smallest is -0.37 (-0.21%) contained in the pyramid with no angles.
PENDAHULUAN Latar Belakang
Reverse engineering (RE)
adalah sebuah proses dalam bidang
manufacturing yang bertujuan untuk
mereproduksi atau membuat ulang model yang sudah ada baik (komponen, sub assembly, atau produk). (Urbanic, R. J. dkk. 2008). Menurut Bagci, E. (2009), reverse
engineering (RE) juga dapat
dimanfaatkan untuk mengevaluasi sistematis dari suatu produk dengan tujuan replikasi atau pembuatan model.
Kendala dari reverse engineering yang sering di jumpai
metode pengukuran langsung membutuhkan waktu yang lama, belum bisa menjangkau bagian yang sulit, menggunakan alat ukur tiga dimensi (3D) atau CMM (Coordinate Measuring Machine) yang juga membutuhkan waktu yang lama dan hasil desain belum akurat dan presisi. (Corbo P. dkk. 2004).
Dari kelemahan diatas maka pada penelitian ini menggunakan metode baru yaitu pengolahan gambar digital dengan bantuan
software Autodesk 123D Catch
untuk pengolahan gambar digital, Autodeks Meshmixer untuk editing gambar tiga dimensi (3D), dan DDS Solidworks untuk pengambilan data-data yang diperlukan. Metode ini tahapanya yaitu menggabungkan deri beberapa foto digital, yang selanjutnya diubah menjadi gambar tiga dimensi (3D).
Tujuan Penelitian
Tujuan dalam proses desain kali ini adalah :
1. Pembuatan gambar CAD tiga dimensi (3D) dengan cara pengolahan gambar digital. 2. Membandingkan hasil gambar
CAD tiga dimensi (3D) dengan obyek mula-mula.
Manfaat Penelitian
Dari hasil penelitian diharapkan memberikan manfaat yang positif
bagi :
1. Dunia pendidikan sebagai referensi untuk mempelajari cara reverse engineering.
2. Sebagai acuan dunia industri di bidang manufaktur dalam melakukan reverse engineering.
Batasan Masalah
Dalam penelitian kali ini diberikan batasan-batasan agar lebih fokus pada batasan masalah dan tidak terjadi meluasnya masalah. Batasan masalahnya sebagai berikut:
1. Pembuatan desain
menggunakan metode
reverse Engineering.
2. Desain hanya mengacu pada obyek yang telah ditentukan.
3. Desain menggunakan metode pengolahan gambar digital yaitu dengan gambar dua dimensi (2D) hasil kamera digital yang diubah menjadi tiga dimensi (3D). TINJAUAN PUSTAKA
Bagci E, (2009), Reverse
engineering didefinisikan sebagai
evaluasi sistematik dari suatu produk dengan tujuan membuat replika. Hal ini melibatkan desain ulang bagian baru dari perbaikan
bagian yang rusak atau pecah, peningkatan presisi model.
Urbanic,R.J. (2008) melakukan
Reverse Engineering pada sebuah part yang berbentuk poros dan jenis part berputar atau sistem rotary.
Kurva yang sudah ada yang bentuknya masih tidak rata dibuat garis yang menyatukan tiap - tiap kurva yang tidak menyatu pada titik rata–rata, sehingga terbentuk kurva, kurva tersebut selanjutnya di rotarikan terhadap garis sumbu sehingga menghasilkan permukaan atau solid revolve.
Riska,M.M (2012) melakukan sebuah penelitian reverse engineering dengan menggunakan CMM (Coordinate Measuring Machine) manual untuk mencari
koordinat 3D dari suatu part. Langkah selanjutnya yaitu memasukkan point ini ke software SOLIDWORK yang kemudian di satukan dengan menggunakan kurva. Setelah kurva terbentuk maka permukaan dapat dibuat sehingga menghasilkan suatu part.
Nugroho,H. (2011) membuat sebuah penelitian mengenai
Reverse Engineering mengunakan bantuan software 3D max untuk membuat outer body dari sebuah pesawat terbang. Metode yang digunakan yaitu dengan pengolahan data digital yang berupa sket 2D yang selanjunya di convert ke
software 3D max. Tahap
selanjutnya yaitu pembuatan outer
body dari pesawat dengan metode
NURBS cuves. Kurva ini berupa garis-garis kurva yang sesuai dengan sket outer body pesawat terbang yang akan membentuk sebuah sket kurva. Setelah membentuk sket kurva maka dengan tools Creat U Loft Surface
kurva ini dapat membentuk sebuah permukaan yang sesuai dengan sket kurva.
Alrashdan,A. dkk, (1999)
Reverse engineering adalah proses
mengembangkan Computer Aided
Design (CAD) model dan database
manufaktur untuk suatu part. Proses ini digunakan dalam pemodelan
prototype CAD, merancang cetakan,
dan perbaikan bagian part dengan permukaan yang kompleks. Pada pengambilan data otomatis digital 3
Dimensi (3D) yang ditangkap oleh
scanner laser atau Coordinate Measuring Machine (CMM).
Corbo P. dkk , (2004) Teknik
Reverse Engineering secara luas
digunakan dalam proses pengembangan produk dengan sifat estetika. Banyak designer lebih memilih untuk mengevaluasi bentuk produk dan membuat bentuknya fisik model. Model tersebut selanjutnya akan dikonversikan menjadi model CAD 3D.
DASAR TEORI
Metode Reverse Engineering Menurut Bagci,E. (2009), dalam menciptakan sebuah produk dari produk yang sudah ada atau
Reverse engineering ada empat
metode yang sering digunakan yaitu pengukuran langsung, dengan
Coordinate Measuring Machine
(CMM) manual ,mesin Coordinate
Measuring Machine (CMM), dan
pengolahan gambar digital. 1. Pengukuran Langsung
Metode ini setiap part dari sebuah produk yang akan didesain ulang diukur satu persatu sehinnga didapatkan data dari dari setiap part.
2. Coordinate Measuring machine (CMM)
Coordinate Measuring
Machine (CMM) adalah sebuah
alat ukur tiga dimensi (3D) yang digunakan untuk mengukur koordinat tiga dimensi (3D), metode ini sering kali dilakukan dalam Reverse Engineering.
Metode ini adalah membaca koordinat 3 dimensi (3D) yang selanjutnya hasil koordinat tersebut dimasukkan ke dalam sebuah software untuk merubah koordinat ini menjadi sebuah bentuk kurva yang selanjutnya dari kurva ini dibentuk menjadi sebuah model.
3. Pengolahan Gambar Digital Pengolahan data digital yang yang dipakai disini berupa gambar sket bisa berupa gambar 2 dimensi (2D) maupun foto yang seterusnya disusun dengan plane.
Plan. Dari plane ini sket 2D yang
berupa diatur sesuai sumbu yang sesuai dari sket gambar. Dengan bantuan sket gambar yang masih berupa garis-garis 2 dimensi (2D) yaitu dalam bidang (x,y,z) maka akan diperoleh sebuah kurva 3 dimensi ( 3D). Dari kurva ini dengan bantuan metode surface untuk membentuk sebuah model. Jenis Reverse Engineering
Menurut Goa,J. dkk. (2006). Terdapat beberapa jenis dalam
Reverse Engineering. Dibawah ini
akan di bahas mengenai jenis-jenisnya antara lain:
1. Perbaikan Sistem Struktur
Pada jenis ini yaitu reverse
engineering yang
mempertimbangkan faktor ukuran, akurasi, kecepatan
scanning, kecepatan pengolahan
data, dan dipulihkan bagian kualitas data untuk pemeriksaan. 2. Polygonal Permodelan Dari
Reverse Engineering
Reverse Engineering (RE)
biasa digunakan untuk merekonstruksi bentuk yang geometris dari bagian fisik suatu komponen dengan mengunakan CMM (Coordinate Measuring Machine), scanning laser, data
digital dan cara lain dari pengambilan data. Setelah data didapat yang berupa titik-titik point maupun sket dari gambar maupun foto setelah itu di buat desaign nya dengan software CAD (Computer Aided Design) untuk menghasilkan output gambar desainya.
Surface (Permukaan)
Menurut Menurut Sularso dan Suga,K. (1991). Ada permukaan bebas, yang digunakan dalam desain rekayasa balik seperti bola, silinder, kerucut, dan sebagainya. Ada jenis permukaan lainnya yang dibangun menggunakan kurva. salah satu cara untuk membangun permukaan adalah melalui kurva.
Metode ini banyak digunakan karena kemudahan dalam reverse
engineering suatu produk. Ada
beberapa hal yang menguntungkan dari metode ini karena dengan adanya sket gambar dengan metode ini sebuah permukaan dapat dibentuk tanpa pengukuran atau pengambilan data terlebih dahulu.
METODE PENELITIAN
Gambar 3.1 Diagram Alur Metode Penelitian
Bahan dan Alat Penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:
1. Kamera DSLR
Gambar 3.2 Kamera DSLR NIKON D3200
Digital Single Lens Reflex (DSLR) adalah kamera digital yang mengunakan system cermin otomatis dam panterprisma atau pantamiror untuk meneruskan
cahaya dari lensa menuju ke viewfinder. Dalam penelitian ini kamera DSLR digunakan untuk mengambil foto digital yang nantinya akan diolah menjadi gambar tiga dimensi (3D).
2. Treepod
Gambar 3.3 Treepod (kaki tiga) Kaki tiga atau treepod adalah stan untuk membantu agar badan kamera bisa berdiri dengan tegak dan tegar.
3. Komputer
Dalam penelitian ini komputer digunakan sebagai pengolah data, dari mulai foto sampai menjadi gambar tiga dimensi (3D). Adapun spisifikasi computer yng digunakan yaitu : Procecor CORE i5 dengan Ram 4 GB di Lab. CAD/CAM/CAE Universitas Muhammadiyah Surakarta.
4. Software
Softwere komputer adalah sekumpulan data elektronik yang disimpan dan diatur oleh komputer, data elektronik yang disimpan oleh komputer itu dapat berupa program atau instruksi yang akan
menjalankan suatu perintah. Melalui softwere atau perangkat lunak inilah suatu komputer dapat menjalankan suatu perintah. Adapun sofwere yank digunakan dalam penelitian ini yaitu: Autodesk 123D Catch untuk pengolahan data digital, Autodeks Meshmixer untuk editing gamabar tiga dimensi (3D), DDS Solidworks untuk pengambilan data-data yang diperlukan, Mocrosoft Word untuk membuat laporan, dan Micorssoft power Poin untuk persentasi.
Bahan yang digunakan adalah benda 3 dimensi yang terbuat dari karton dan telah di bentuk menjadi 2 komponen yaitu limas segi tiga dan kubus.
Gambar 3.4 Limas segi tiga dan kubus
PROSES PENELITIAN
Gambar 3.5 Diagram alur Proses Penelitian
Pengambilan foto benda uji
Didalam langkah ini, pengambilan foto di lakukan degan 2 metode, yaitu metode A dan metode B. Metode A
Pengambilan foto yang di lakukukan dalam metode ini yaitu dengan cara acak atau tanpa sudut yang ditentukan.
Gambar 3.1 Hasil penggambilan foto dengan
Metode B
Pengambilan foto yang di lakukukan dalam metode ini yaitu dengan sudut yang di tentukan.
Gambar 3.2 Hasil pengambilan foto dengan
metode sudut
Untuk mengatur kamera agar sudut bisa sesuai dengan yang diinginkan maka digunakan pengatur sudut kamera yang berupa segi delapan sebanyak dua buah. Treepod
diletakkan di sisi dari segi delapan tersebut, kemudian kamera di geser melingkar 360o dengan sudut geser 22.50o.
Gambar 3.3 Pengatur sudut kamera
Pengolahan data digital
Proses dalam melakukan pengolahan gambar digital
dilakukan secara online. Softwere yang digunakan didalam langkah ini yaitu softwere Autodesk 123D Catch. Hasil pengolahan gambar digital yang telah di proses didalam server kemudian di download. Setelah downloading selesai, gambar hasil download di analisa apakah ada cacat dalam pemprosesan.
Gambar 3.9 Hasil pengolahan gambar digital
Editing 3D model
Editing dilakukan dengan menggunakan softwere Autodeks
Meshmixer. Hasil pegolahan
gambar digital yang telah di proses didalam Autodeks 123D Catch masih diperlukan proses selanjutnya yaitu proses editing. Editing dilakukan karena ukuran gambar tiga dimensi (3D) yang dihasilkan
Autodeks 123D Catch tidak sama
dengan obyek mula-mula. Pada saat dilakukannya prose editing, yang perlu di perhatikan adalah volume dari gambar tiga dimensi (3D). volume gambar akan mempengaruhi dari kepresisian gambar. Jadi yang harus dilakukan dalam proses editing adalah merubah volume agar mendekati dengan volume obyek mula-mula.
Pengukuran hasil editing 3D model
Dalam langkah ini pengukuran menggunakan softwere Solidworks
2013. Untuk membuka file dari dari
proses editing dengan menggunakan softwere Autodeks
Meshmixer, file di Save As ke dalam
format STL (STereo Lithography). Setelah itu file baru bisa dibuka dengan menggunakan softwere Solidworks dan kemudian dilakukan
proses pengukuran. Cara mengukur kubus dan limas segi tiga ada sedikit perbedaan dalam sistem pengurannya. Dalam pengukuran kubus hanya menggunakan sumbu X, Y, dan Z.
Gambar 3.13 Proses pengukuran obyek 3D pada kubus
Sedangkan untuk mengukur limas segi tiga yaitu dengan mengukur disetiap batang dari limas segi tiga tersebut. Jumlah batang pada limas segi tiga sebanyak 6 buah batang, dan pada setiap batang di beri kode a, b, c, d, e, dan f.
Gambar 3.14 Proses pengukuran obyek 3D pada limas HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil Reverse Engineering
Tabel 4.3 hasil pengukuran kubus metode acak dan kubus metode sudut Kubus No Standar Indication instrument indication (mm) (mm) x y z 1 100.00 98.40 99.53 99.03 2 100.00 100.52 100.00 100.69
Gambar 4.8 Korelasi antara standar indikasi, metode acak dan
Tabel 4.6 Tabel hasil pengukuran limas segi tiga metode acak dan limas segi tiga metode sudut
Gambar 4.22 Korelasi antara standar indikasi, metode acak dan
metode sudut Pembahasan
Berdasarkan hasil pengukuran dengan menggunakan software Solidworks yang di lakukan di Lab. CAD/CAM/CAE Universitas Muhammadiyah Surakarta, menunjukkan bahwa disemua titik pengukuran terjadi penyimpangan. Pada benda kubus, untuk pengukuran dengan menggunakan metode tanpa sudut, penyimpangan ratarata pada sumbu X sebesar -1.60 mm, penyimpangan rata-rata pada sumbu Y sebesar 0.47 yaitu -0.47% dan penyimpangan rata-rata pada sumbu Z sebesar -0.97 mm yaitu -0.97%.
Untuk pengukuran dengan menggunakan metode sudut, penyimpangan rata-rata pada sumbu X sebesar 0.52 mm yaitu 0.52%, penyimpangan rata-rata pada sumbu Y sebesar 0.00 mm
yaitu 0.00%, dan penyimpangan rata-rata pada sumbu Z sebesar 0.69 mm yaitu 0.69%.
Pada benda limas segi tiga, untuk hasil pengukuran dengan menggunakan metode tanpa sudut, penyimpangan rata-rata pada garis a sebesar 1.43 mm yaitu 0.83%, penyimpangan rata-rata pada garis b sebesar 1.66 mm yaitu 0.96%, penyimpangan rata-rata pada garis c sebesar 1.57 mm yaitu 0.91%, penyimpangan rata-rata pada garis d sebesar -1.02 mm yaitu -0.59%, penyimpangan rata-rata pada garis e sebesar -0.37 mm yaitu -0.21%, penyimpangan rata-rata pada garis f sebesar 0.56 mm yaitu 0.32%. Untuk pengukuran dengan menggunakan metode dengan menggunkan sudut, penyimpangan rata-rata pada garis a sebesar 1.43 mm yaitu 0.83%, penyimpangan rata-rata pada garis b sebesar 1.50 mm yaitu 0.86%, penyimpangan rata-rata pada garis c sebesar 1.91 mm yaitu 1.10%, penyimpangan rata-rata pada garis d sebesar -0.61 mm yaitu -0.35%, penyimpangan rata-rata pada garis e sebesar 1.34 mm yaitu 0.77%, penyimpangan rata-rata pada garis f sebesar -1.56 mm yaitu -0.90%.
Kesimpulan
1. Dari hasil pengukuran terdapat rata-rata penyimpangan lebar antara obyek mula-mula dengan hasil gambar tiga dimensi (3D) pada benda kubus tanpa menggunakan sudut yaitu:
a. Pada sumbu X sebesar -1.60 mm,
b. Pada sumbu Y sebesar -0.47 mm,
c. Pada sumbu Z sebesar -0.97 mm,
pada benda kubus dengan menggunakan sudut yaitu: a. Pada sumbu X sebesar 0.52
mm,
b. Pada sumbu Y sebesar 0.00 mm,
c. Pada sumbu Z sebesar 0.69 mm.
2. Dari hasil pengukuran terdapat rata-rata penyimpangan antara obyek mula-mula dengan hasil gambar tiga dimensi (3D) pada benda limas segi tiga tanpa menggunakan sudut yaitu:
a. Pada garis a sebesar 1.43 mm,
b. Pada garis b sebesar 1.66 mm,
c. Pada garis c sebesar 1.57 mm,
d. Pada garis d sebesar -1.02 mm,
e. Pada garis e sebesar -0.37 mm,
f. Pada garis f sebesar 0.56 mm,
pada benda limas segi tiga tanpa menggunakan sudut yaitu:
a. Pada garis a sebesar 1.43 mm,
b. Pada garis b sebesar 1.50 mm,
c. Pada garis c sebesar 1.91 mm,
d. Pada garis d sebesar -0.61 mm,
e. Pada garis e sebesar 1.34 mm,
f. Pada garis f sebesar -1.56 mm.
3. Penyebab terjadinya penyimpangan antara obyek mula-mula terhadap hasil gambar CAD tiga Dimensi (3D) terjadi karena sudut pengambilan gambar, jumlah gambar, dan proses editing.
DAFTAR PUSTAKA
ABDALLA,A. dkk. 1999. “Automatic Segmentation Of Digitized Data For Reverse Engineering Applications” ITT Technical Institute. USA.
Bagci,E. 2009, “Reverse engineering Applications For Recovery Of Broken Or Worn Parts and Re-Manufacturing: Three Case Studies” National Metrology Institute.Turkey.
Corbo,P. dkk. 2004. “Aesthetic and functional Analysis For produck Model Validation In Reverse Engineering Aplication, Computer Aided Design 36, pp 65-74”.
Nugroho,H. 2011. “Pembuatan 3D Pesawat Terbang Menggunakan Teknik NURBS Modeling Pada Software 3D Studio Max” Tugas Akhir S1 Teknik Informatika STMIK AMIKOM YOGYAKARTA.
Yogyakarta.
Riska,M.M. 2012. “Reverse Engineering Pada Design Outer Vender Mobil Mini Truck Esemka” Tugas Akhir S1 Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta. Surakarta.
Suwarno. 2013. “Perbandingan Dimensi Lebar Die (Cetakan) Dengan Produk (Hasil Bending) Dari Proses Bending Chasis Mobil Esemka” Tugas Akhir S1 Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Surakarta. Surakarta.
Urbanic.R.J.dkk. 2008. “A Reverse Engineering Methodology For Rotary Components From Point Cloud Data”. University of Wisdor. Canada.
Sularso dan Kiyokatsu,S. 1991. “ Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin“ , Edisi Ke-7, PT Pradnya Paramita, Jakarta.
