Rancang Bangun Sistem Monitor dan
Remote
Akses Pada
3D Printer
Artikel Ilmiah
Diajukan kepada Fakultas Teknologi Informasi
untuk memperoleh Gelar Sarjana Komputer
Peneliti:
Hanri Laksono (672011614) Indrastanti Ratna Widiasari, M.T.
Program Studi Teknik Informatika Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana
1
Rancang Bangun Sistem Monitor dan
Remote
Akses Pada
3D Printer
1) Hanri Laksono, 2) Indrastanti Ratna Widiasari Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana Jl. Diponegoro 52-60, Salatiga 50711, Indonesia
E-mail: 1)672011614@student.uksw.edu, 2)indrastanti@staff.uksw.edu
Abstract
The use of 3D printers themselves are on the rise in Indonesia. Some of the things that became an important point of problems encountered in the process of 3D printing is the duration of the printing. Currently the duration of printing has become a major problem in the 3D printing process. For objects with the printing needs of large-scale, on average it takes more than 24 hours. Monitor and control access to much needed when the user is located outside when there is a failure such as shifting layer, filament clogged and warping on the object. In this study IP Camera with 3D printers that use combined where users can view the 3D printer printing process that is connected in real time. And with remote access, if an error occurs, the user can stop the printing process or create new objects from a distance so that it becomes more effective and flexible access to 3D printers anywhere and anytime.
Keywords:3D Printer,IP Camera, Monitoring, video streaming, remote control on 3D printer
Abstrak
Penggunaan 3D printer sendiri sedang meningkat di Indonesia. Beberapa hal yang menjadi poin penting masalah yang dihadapi dalam proses pengerjaan 3D printing yaitu durasi printing. Saat ini durasi printing memang menjadi masalah utama dalam proses 3D printing. Untuk kebutuhan printing objek dengan skala besar, rata-rata dibutuhkan waktu lebih dari 24 jam. Monitor dan akses kontrol sangat dibutuhkan bila user sedang berada diluar bilamana terjadi kegagalan seperti shifting layer, filament clogged dan warping pada objek. Pada penelitian ini IP Camera dengan 3D printer digabungkan dimana user yang menggunakan 3D printer dapat melihat proses pencetakan yang terhubung secara real-time. Dan dengan adanya akses remote, apabila terjadi error, user dapat menghentikan proses mencetak ataupun membuat objek baru dari jarak jauh sehingga menjadi lebih efektif dan fleksibel untuk mengakses 3D printer dimana saja dan kapan saja.
Kata Kunci: 3D Printer, IP Camera,Monitoring, video streaming, remote akses pada 3D printer
1) Mahasiswa Fakultas Teknologi Informasi Program Studi Teknik Informatika, Universitas
Kris-ten Satya Wacana Salatiga.
2 1. Pendahuluan
Berkembangnya teknologi saat ini memberikan dampak yang sangat signif-ikan dalam berbagai aspek, salah satunya pada bidang percetakan. Saat ini kebu-tuhan mencetak tak lagi sekedar di atas kertas. Kemajuan teknologi dapat mewujudkan apa yang diimajinasikan ke dalam bentuk yang lebih nyata dan dapat dirasakan melalui sentuhan. Tantangan tersebut coba dijawab dengan kehadiran 3D printer. 3D printer ini bisa mencetak, prototipe /pemodelan, alat-alat peraga untuk pendidikan khususnya Lab, model perhiasan, desain produk, mainan anak-anak dan berbagai kebutuhan untuk mencetak bentuk dalam 3 dimensi.
Lamanya proses mencetak menggunakan 3D printer ini berbeda-beda ter-gantung terter-gantung besar dan ukuran model. Untuk model yang sangat rumit proses mencetaknya bisa mencapai 24 jam atau bahkan lebih, sedangkan jika ada antrian yang akan dicetak lagi, akan sangat menyita waktu karena tidak adanya notifikasi jika proses mencetak telah selesai. Sangat tidak efisien jika user 3D printer harus selalu menunggu proses mencetaknya hingga selesai.
Untuk menguraikan masalah tersebut, dalam artikel ilmiah ini akan dirancang sebuah sistem yang mampu melakukan monitor proses pencetakan dan juga akses remote untuk mengontrol 3D printer dari jarak jauh dengan menggunakan teknologi IP Camera.IPCamera adalah CCTV (Closed-circuit tele-vision) kamera yang menggunakan Internet Protokol untuk mengirimkan data gam-bar dan sinyal kendali atas Fast Ethernet link. Dengan demikian, IP Camera juga sering disebut sebagai kamera jaringan. IP Camera yang terutama digunakan dengan cara yang sama seperti analog televisi sirkuit tertutup. Sejumlah IP Camera biasanya ditempatkan bersama-sama dengan perekam video digital (DVR) atau jaringan perekam video (NVR) untuk membentuk sistem pengawasan video.
2. Kajian Pustaka
Pada penelitian terdahulu membahas aplikasi monitor IP camera menggunakan protokol HTTP pada mobile phone.Dimana aplikasi memonitor IP camera pada mobile device dikembangkan, untuk memudahkan pengguna IP cam-era agar dapat memonitor dengan video streaming melalui mobile device-nya di-mana saja dan kapan saja. IPCamera adalah CCTV (Closed-circuit television) ka-mera yang menggunakan Internet Protokol untuk mengirimkan data gambar dan sinyal kendali atas Fast Ethernet link. Dengan demikian, IP Camera juga sering disebut sebagai kamera jaringan. IPCamera yang terutama digunakan dengan cara yang sama seperti analog televisi sirkuit tertutup. Sejumlah IP Camera biasanya ditempatkan bersama-sama dengan perekam video digital (DVR) atau jaringan perekam video (NVR) untuk membentuk sistem pengawasan video. Penelitian ini dikembangkan dan digunakan berutujuan sebagai sistem keamanan pada perus-ahaan atau tempat pribadi seperti rumah [1].
3
memilih kamera mana yang akan ditampilkan. IPCamera memungkinkan pemilik rumah dan bisnis untuk melihat kamera mereka melalui koneksi internet yang terse-dia baik melalui computer maupun mobile phone yang mendukung [2].
Pada penelitian lain membahas tentang penggunaan Raspberry Pi sebagai web server pada rumah untuk sistem pengendali lampu jarak jauh dan pengatur suhu. Raspberry Pi adalah produk berbiaya rendah, komputer yang seukuran kartu kredit yang dapat terhubung dengan monitor komputer atau TV, dan menggunakan standar keyboard dan mouse. Alat kecil ini dapat digunakan orang dari segala usia untuk mengeksplorasi komputer, dan untuk belajar bahasa pemrograman seperti Scratch dan Python. Raspberry Pi juga dapat melakukan segala hal yang dapat dil-akukan oleh komputer desktop, seperti browsing internet, memutar video berkuali-tas tinggi, membuat spreadsheet, word-processing, dan bermain game [3]. Penelitian ini membahas tentang perancangan sebuah sistem yang dapat digunakan untuk mengendalikan lampu dan pompa air listrik yang berada di rumah dari jarak jauh dengan antarmuka halaman web yang dapat diakses menggunakan jaringan internet atau tanpa jaringan internet melalui PC atau smartphone. Sistem yang dibuat ini juga memiliki fasilitas penjadwalan dan dapat digunakan untuk peman-tauan suhu ruangan [4].
Berdasarkan penelitian terdahulu yang membahas tentang aplikasi monitor IPcamera menggunakan protokol HTTP pada mobile phone dan juga sistem pen-gendali lampu jarak jauh dan pengatur suhu,maka akan dilakukan penelitian ten-tang penerapan IP camera untuk memonitor 3D printer sekaligus sebagai pen-gontrol 3D printer tersebut melalui jarak jauh dengan Raspberry Pi sebagai web server.
Antara remote PC dan Raspberry Pi terhubung melalui internet. Untuk dapat saling berkomunikasi, dibutuhkan sebuah aplikasi bernama Ngrok. Ngrok merupakan sebuah layanan berbasis cloud yang berfungsi untuk membuat secure tunnel sebagai jembatan antara world wide dengan Raspberry Pi [5]. Dengan melakukan port forwarding, Pengguna dapat melakukan akses ke server ngrok seolah-olah mengakses Raspberry Pi secara langsung. Dengan ngrok, pengguna dapat melakukan akses secara remote dari manapun melalui perangkat mobile atau PC menggunakan media internet.
3. Metode dan Perancangan
4
Gambar 1 Metode Perancangan Sistem
Tahap perancangan sistem meliputi perangkat keras (hardware) dan perangkat lunak (software). Perancangan perangkat keras (hardware) meliputi penentuan spesifikasi perangkat dan diagram sistem yang digunakan. Perancangan perangkat lunak (software) meliputi perancangan Use Case Diagram, instalasi dan konfigurasi perangkat lunak yang dibutuhkan dalam membangun sistem monitor dan remote akses pada 3D printer ini.
Perancangan perangkat keras (hardware) membahas mengenai penentuan diagram sistem dan spesifikasi perangkat yang digunakan. Penentuan spesifikasi perangkat dilakukan agar dapat mengetahui perangkat yang sesuai dan dapat ber-jalan dengan baik sesuai dengan kebutuhan monitor dan remote akses pada 3D printer. Adapun diagram sistem yang telah dirancang adalah seperti Gambar 2.
Raspberry Pi 2 B
Gambar 2 Diagram Sistem Analisis Kebutuhan
Perancangan Perangkat Keras
Perancangan Sistem
Implementasi dan Pengujian
5
Dari Gambar 2 dirancang sebuah sistem untuk melakukan monitor dan re-mote akses terhadap 3D printer jenis Fused Deposition Modeling (FDM) yang di-hubungkan dengan perangkat Raspberry Pi tipe 2B melalui port USB. Fused Dep-osition Modeling (FDM) merupakan salah satu metode proses 3D printing menggunakan material plastik polymer yang dilelehkan melalui sebuah nozzle kemudian diposisikan secara horisontal membentuk objek dalam dua dimensi. [7]. Raspberry Pi bertindak sebagai web server sekaligus pengontrol proses printing menggantikan PC. USB Webcam dihubungkan ke Raspberry Pi untuk melakukan monitoring terhadap proses printing. Proses monitoring akan ditampilkan pada hal-aman web yang dapat diakses oleh pengguna dengan melakukan akses ke URL dari web server yang telah ditanamkan pada sistem Raspberry Pi. Spesifikasi alat yang digunakan terdiri atas satu unit unit 3D Printer Reprap Wilson berfungsi sebagai mesin pencetak 3D, satu unit Raspberry Pi berfungsi sebagai server monitor dan kontrol 3D printer, satu unit laptop berfungsi sebagai remote PC pengendali 3D printer dan satu unit USB webcam berfungsi sebagai kamera monitor.
Perancangan perangkat lunak dibagi menjadi dua bagian, yaitu perancangan perangkat lunak sistem monitor dan perangkat lunak remote control 3D printer. Perangkat lunak sistem monitor bertujuan untuk menerjemahkan image yang di -capture oleh webcam agar dapat ditampilkan pada web browser. Perangkat lunak remote control bertujuan untuk melakukan control terhadap sumbu gerak dari 3D Printer.
Gambar 3 Sistem monitoring printer
USB Camera terhubung ke modul Raspberry Pi melalui USB Port. Dengan menggunakan MJPG-Streamer dimungkinkan untuk melakukan pengambilan gam-bar dengan format JPEG yang dihasilkan oleh USB Camera dan merubah gambar tersebut menjadi frame video. Gambar-gambar yang dihasilkan oleh USB Camera kemudian di embed ke dalam HTML page sehingga dapat diakses melalui web browser. MJPG-Streamer merupakan sebuah aplikasi berbasis sumber terbuka (opensource) yang berjalan diatas sistem operasi Linux [8]. Dalam perancangan ini digunakan Linux Debian dengan distro Raspbian Jessie yang secara khusus didesain untuk dapat berjalan pada modul Raspberry Pi.
6
lib41-dev. Proses instalasi dilakukan dengan melakukan eksekusi seperti pada Kode Program 1. Sourcecode MJPG-Streamer tersedia di repository sourceforge.net. Sebelum dilakukan compile sourcecode harus diunduh terlebih dahulu dengan melakukan eksekusi perintah seperti pada Kode Program 2.
Kode Program 1 Konfigurasi Install libjpeg8-dev, imagemagick dan lib41-dev
$ sudo apt-get install libjpeg8-dev imagemagick libv4l-dev
Kode Program 2 Konfigurasi Mengunduh Sourcode MJPG-Streamer
$ wget http
://sourceforge.net/code-snapshots/svn/m/mj/mjpg-streamer/code/mjpg-streamer-code-182.zip
Untuk melakukan compile sourcode, harus ditentukan dulu plug-in mana yang akan digunakan dalam proses streaming. Dalam hal ini hanya dibutuhkan plugin input_file.so untuk proses pengambilan gambar melalui USB Camera dan output_http.so untuk proses embed video ke dalam web browser.
Kode Program 3 Konfigurasi Compile Sourcecode MJPG-Streamer
$ cd mjpg-streamer-code-182/mjpg-streamer
$ make mjpg_streamer input_file.so output_http.so
Proses instalasi MJPG-Streamer dilakukan hanya dengan melakukan copy file ke dalam beberapa folder instalasi (installation path) linux. File yang di copy antara lain di folder bin, lib dan www.
Kode Program 4 Konfigurasi Instalasi MJPG-Streamer
$ sudo cp mjpg_streamer /usr/local/bin
$ sudo cp output_http.so input_file.so /usr/local/lib/
$ sudo cp -R www /usr/local/www
Proses embed atau menumpangkan video hasil streaming kamera ke dalam web browser dapat dilakukan dengan menggunakan penggalan Kode Program 5. Dalam potongan Kode Program 5 dapat di masukkan parameter IP address dari Raspberry, port serta resolusi gambar.
Kode Program 5 Konfigurasi Embed Video ke dalam HTML
<img alt="" src="http://localIpAddress:8080/?action=stream" width="1280" height="960" />
7
menggunakan perintah Unzip ngrok-stable-linux-amd64.zip dengan demikian Ngrok SSH Secure Tunnel sudah dapat digunakan.
Kode Program 6 Konfigurasi Embed Video ke dalam HTML
wget https://bin.equinox.io/c/4VmDzA7iaHb/ngrok-stable-linux-arm.zip.
Dalam melakukan remote kontrol 3D Printer, perancangan perangkat lunak dibagi menjadi tiga bagian, yaitu perancangan GCODE Reader, Perancangan 3D Printer Controller Main Program, dan perancangan Web Interface.
3D Printer
Gambar 4Remote Control Printer
Dari Gambar 4 dapat dilihat bahwa 3D Printer dihubungkan ke Raspberry Pi menggunakan sistem komunikasi RS232. Raspberry Pi melakukan emulasi USB Port menjadi komunikasi serial RS232. Baudrate yang digunakan untuk mem-bangun komunikasi 3D Printer dan Raspberry Pi adalah 250000 bps. Untuk mem-bangun koneksi antara 3D Printer dan Raspberry Pi menggunakan perintah eksekusi menggunakan bahasa pemprograman Python. Kode Program 7 adalah penggalan kode membangun koneksi antara 3D Printer dan Raspberry Pi.
Kode Program 7 KonfigurasiKoneksi Antara 3D Printer dan Raspberry Pi.
Import serial #library komunikasi serial pada python
ser = serial.Serial(
port=’dev/ttyUSB1’, #port USB digunakan sebagai serial port
baudrate = 250000, #baudrate komunikasi serial 3D Printer
parity = serial.PARITY_ODD, #setting parity
stopbits = serial.STOPBITS_TWO #setting stop bits
bytesize = serial.SEVENBITS #setting panjang data
)
8
ser.isOpen()
4. Hasil dan Pembahasan
Berikut ini adalah tampilan web hasil implementasi dari sistem monitoring dan remote akses3D printeryang telah dibuat.
Gambar 5 TampilanSistem Monitoring dan Remote Akses 3D printer
Pada Gambar 5 terdapat lima menu pada tampilan awal sistem yang telah dibuat, diantaranya File Uploader, File Manager, Control, Camera, dan Setting. File Uploader berfungsi untuk meng-upload file 3D printer yaitu dengan format STL sekaligus perintah untuk memulai mencetak file tersebut. File Manager berisi semua file STL yang pernah di-upload. Control berfungsi untuk me-remote 3D printer, yaitu menggerakan posisi nozzle ke koordinat tertentu. Kemudian pada Camera berfungsi untuk monitor 3D printer saat sedang melakukan proses mence-tak secara real-time. Setting berfungsi untuk mengatur kecepatan mencetak sekaligus menentukan kualitas objek 3D printer. Semakin cepat proses mencetak maka objek yang dihasilkan kuliatasnya normal atau biasa saja, namun jika proses mencetak diatur lebih lama maka objek yang dihasilkan akan semakin baik dan ba-gus.
9
Gambar 6 Memilih File STL untuk di Upload
Gambar 7 Pratinjau File STL yang telah di Upload
10
Gambar 8 File STL yang Pernah di-Upload
Control berfungsi untuk me-remote akses 3D printer. Fungsi control dian-taranya menggerakkan Nozzle dan Bed pada koordinat tertentu. Ketika sudah selesai proses mencetak, maka koordinat Nozzle dan Bed bisa berubah-rubah. Untuk mengembalikan posisi Nozzle dan Bed ke koordinat semula yaitu 0, maka menggunakan fungsi control. Fungsi control lainnya adalah mampu menghidupkan dan mematikan kipas pada 3D printer.
Gambar 9 Fungsi Control pada 3D Printer
11
mengatur kualitas objek yang dicetak, setting juga befungsi mengatur kualitas video yang digunakan untuk monitor.
Gambar 10 Setting pada Sistem Monitor dan Remote Akses
Pada bagian camera pengujian dilakukan saat 3D printer dalam keadaan stand by dan saat sedang melakukan proses mencetak objek. Pada saat 3D printer melakukan proses mencetak, dapat dilihat proses tersebut secara real-time sehingga dapat diketahui jika terjadi kegagalan seperti shifting layer, filament clogged dan warping pada objek, 3D printer langsung dapat dihentikan untuk melanjutkan proses mencetak. Peran IP camera disini adalah sebagai alat untuk menghasilkan gambar video selama proses mencetak sehingga user langsung dapat mengambil langkah seperti menghentikan proses mencetak apabila terjadi kesalahan selama proses mencetak.
12
Gambar 12 Proses Monitoring saat 3d Printer Mencetak
Dari Gambar 12 saat 3D printer melakukan proses mencetak objek, dapat dilihat waktu sisa waktu yang dibutuhan untuk menyelesaikan satu objek yang di-cetak. Selain itu terdapat juga jumlah layer objek yang sedang dicetak.
Untuk mengetahui bahwa sistem komunikasi RS232 yang dibangun antara 3D printer dengan Raspberry Pi berjalan dengan baik dapat dibuktikan bahwa 3D printer akan mengirimkan informasi text berupa informasi firmware yang digunakan oleh 3D Printer ke Raspberry Pi. Informasi text tersebut antara lain in-formasi versi firmware, tanggal update firmware serta free memory Microcontrol-ler dari 3D printer. Berikut contoh data log komunikasi serial antara 3D printer setelah koneksi terbangun.
Kode Program 8 Log Komunikasi SerialAntara 3D Printer dan Raspberry Pi.
5. Simpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan pembahasan yang telah dilakukan tentang sistem monitor dan remote akses pada 3D printer, maka diambil kesimpulan: 1) Sistem yang dibuat mampu mencetak objek pada 3D printer dari jarak jauh se-hingga memudahkan pengguna 3D printer dalam mengoprasikan 3D printer; 2) Sis-tem yang dibuat mampu memonitor proses mencetak pada 3D printer dari awal
RECEIVED: echo: Last Updated: 2016-07-31 12:00 | Author: (none, default config)
Last Updated: 2016-07-31 12:00 | Author: (none, default config)
RECEIVED: Compiled: Nov 20 2016
RECEIVED: echo: Free Memory: 3323 PlannerBufferBytes: 1232
Free Memory: 3323 PlannerBufferBytes: 1232
13
sampai objek yang dicetak jadi secara real time; 3) Jika selama proses mencetak objek pada 3D printer terjadi kegagalan mencetak seperti shifting layer, filament clogged dan warping, maka sistem ini mampu menghentikan proses mencetak.
6. Daftar Pustaka
[1] Handoko, “Analisis dan Perancangan Aplikasi Monitoring IP Kamera
Menggunakan Protokol HTTP pada Mobile Phone”. Universitas Dian
Nuswantoro, Semarang, 2015.
[2] Supardi, Yuniar. IP Camera Learning Center. Jakarta : PT.Elex Media Komputindo, 2008.
[3] Monk, Simon., Adafruit’s Raspberry Pi Lesson 4.GPIO, Adafruit Learning System, http://learn.adafruit.com/downloads/pdf/adafrui ts-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup.pdf, diakses 7 Agustus 2016
[4] Purnomo, Vinsensius Rahmat Setyo, “Sistem Pengendali Peralatan
El-ektronik Serta Pemantauan Suhu Ruangan Berbasis Mikrokontroler Dengan Media Komunikasi Jala-Jala”. FTEK-UKSW, Salatiga, 2013. [5] Rouse T., Margaret, 2014, I want to expose a local server behind a
NAT or firewall to the internet, https://github.com/incon-shreveable/ngrok, diakses 20 Agustus 2016
[6] Hasibuan, Zainal, A., 2010, Metodologi Penelitian Pada Bidang Ilmu Komputer Dan Teknologi Informasi : Konsep, Teknik, dan Aplikasi, Jakarta: Ilmu Komputer Universitas Indonesia.
[7] Wahyono T., Subanar, 2015, FDM Technology 3D print durable parts with real thermoplastic, http://www.stratasys.com/3d printers/tech-nologies/fdm-technology, diakses 2 Oktober 2016
[8] Murray, Jason, 2013, Faster Video Streaming On Raspberry Media Server with MJPG Streamer,
