...

SELEKSI BENDA BERWARNA DENGAN CONVEYOR

by user

on
Category: Documents
32

views

Report

Comments

Transcript

SELEKSI BENDA BERWARNA DENGAN CONVEYOR
SELEKSI BENDA BERWARNA DENGAN CONVEYOR MENGGUNAKAN
ROBOT LENGAN
(Selection the colour of Object With Conveyor Used Robotic Arm)
1,2
Sy. Syahrorini*1, Hardi Kurniawan*2
Program Studi Teknik Elektrok, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah
Sidoarjo1,2
*1
[email protected],[email protected]
ABSTRAK
Conveyor konvensional pada saat ini hanya memindahkan barang saja, tidak bisa mendeteksi
warna benda dan perlu tenaga manusia untuk menyortir benda, oleh karena alasan itu, maka
dirancang suatu conveyor otomatis. Disebut conveyor otomatis karena conveyor tersebut
diletakkan sebuah pendeteksi warna untuk mendeteksi jenis warna benda. Conveyor ini
dirancang untuk mendistribusikan benda kayu berukuran 6cm x 6cm x 6cm dengan
penggerak motor DC 24 VDC dan pendeteksi warna TCS230 dipasang untuk membedakan
warna benda. Conveyor dengan sensor warna juga dilengkapi dengan lengan robot yang
diprogram sebagai alat penyortir benda, agar tidak bercampurnya jenis warna berbeda.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa conveyor dengan sensor warna ini mampu
mendeteksi warna dengan sensor warna TCS230 dengan teliti sesuai dengan program
yang dimasukan pada mikrokontroler dan robot lengan mampu menyortir dan
menempatkan benda sesuai dengan urutan warnanya.
Kata Kunci : Conveyor, Robot Lengan, Sensor Warna TCS 230, Mikrokontroler.
1. Pendahuluan
Conveyor konvensional pada saat ini
hanya memindahkan barang saja, tidak
bisa mendeteksi warna benda dan perlu
tenaga manusia untuk menyortir benda
yang
di distribusikan, oleh karena
perlu dirancang suatu conveyor otomatis.
Conveyor otomatis ini adalah conveyor
tersebut diletakkan sebuah pendeteksi
warna
(sensor
warna) untuk
mendeteksi
jenis
warna
benda
yang
didistribusikan. Conveyor ini
dirancang untuk mendistribusikan benda
kayu yang berukuran 6cm x 6cm x
6cm dengan penggerak motor DC 24
VDC dan pendeteksi warna (sensor
warna)
TCS230, dipasang untuk
membedakan warna benda yang di
distribusikan. Warna benda yang disortir
atau seleksi adalah benda berwarna
merah, hijau, kuning, biru dan hitam
berbasis mikrokontroler ATMega32
Conveyor dengan sensor warna juga
dilengkapi robot lengan yang diprogram
sebagai alat penyortir benda, agar tidak
bercampurnya jenis warna
berbeda.
Motor yang digunakan adalah motor DC
24V jenis brusless motor DC sebagai
penggerak conveyor dan motor servo
sebagai penggerak robot lengan.
2. Metodologi Penelitian
Penelitian ini merupakan prototype alat
penyortir benda berwarna dengan
menggunakan lengan robot. Perancangan
dilakukan dengan membuat blok
diagram lengkap sistem dan pembuatan
desain manipulator& gripper. Penentuan
dan
perhitungan komponen yang
digunakan pada sistem sesuai dengan
blok diagram. Perancangan perangkat
lunak dilakukan dengan membuat
diagram alir program.
Pembuatan alat
dilakukan dengan
membuat mekanik conveyor dan robot
lengan, membuat PCB dan pemasangan
komponen. Pembuatan perangkat lunak
dilakukan
dengan
merealisasikan
diagram alir ke dalam bahasa C
dengan menggunakan perangkat lunak
CodeVision C AVR.
Sistem secara keseluruhan ditunjukkan
dalam Gambar 1.
Gambar 1. Diagram Blok Sistem
Cara kerja alat ini dapat dijelaskan sebagai
berikut:
1. Motor DC menggerakan conveyor
untuk mengarahkan benda pada sensor
warna. Ketika tepat dibawah sensor
warna, optocoupler mendeteksi benda
dan
memerintahkan
pada
mikrokontroler untuk menghentikan
conveyor.
2. Sensor warna akan mendeteksi warna
benda dengan memantulkan cahaya
dari LED pada benda dan selanjutnya
hasil pantulan cahaya di tangkap oleh
photodiode, hasil keluaran photodiode
terdapat di sensor warna akan
mengeluarkan
arus
besarnya
sebanding dengan kadar warna dasar
cahaya yang menimpanya.
3. Arus keluaran dari photodiode akan
dikonversikan menjadi sinyal kotak
dengan frekuensi sebanding dengan
besarnya arus. Jadi keluaran sensor
warna berupa sinyal kotak dengan
frekuensi sesuai dengan warna
terdeteksi.
4. Frekuensi keluaran dari sensor warna
akan melakukan pencarian data oleh
mikrokontroler
dengan
membandingkan data frekuensi.
5. Hasil pendeteksian sesuai dengan
data frekuensi akan dikeluarkan
melalui tampilan LCD.
6. Robot lengan akan menyortir benda
yang telah dideteksi oleh sensor
warna.
2.1.
Perancangan Sistem
Perancangan
hardware
ini dimaksudkan untuk merealisasikan
pembuatan Conveyor dengan Sensor
Warna dan Robot Lengan sebagai
Penyortir benda berwarna. Perancangan
dilakukan dengan berbagai tahapan yang
sistematis
sehingga
diharapkan
memperoleh
hasil
maksimal.
Pertimbangan
dalam
pemilihan
komponen yang digunakan ialah
kemudahan dalam mendapatkannya,
harga dan kompabilitas dengan peralatan
lainnya.
Selanjutnya
dilakukan
pengujian terhadap komponen dan
masing-masing blok rangkaian sehingga
diharapkan
dapat
lebih
mudah
mengetahui dan memperbaiki apabila
terjadi kesalahan ataupun
ketidak
sesuaian antara input, control dan
output. Pada badan conveyor, terdapat
sensor warna TCS230 dan LCD 2x16
karakter. Sedangkan pada robot lengan
bagian belakang, terdapat rangkaikan
catu
daya
dan
rangkaian
mikrokontroller yang terangkai dalam
satu board. Gambar 2 menunjukkan
desain peletakan perangkat keras pada
conveyor dengan sensor warna dan robot
lengan sebagai penyortir.
Gambar 2. Peletakan Perangkat Keras
pada Conveyor dan Robot lengan
2.2. Rangkaian Sensor Warna
Sensor warna berfungsi untuk membaca
warna objek terdeteksi. Alat ini
menggunakan sensor warna TCS230. IC
TCS230 adalah IC pengkonversi warna
cahaya ke frekuensi. Setiap warna bisa
disusun dari warna dasar. Untuk cahaya,
warna dasar penyusunnya adalah warna
Merah, Hijau dan Biru, atau lebih dikenal
dengan istilah RGB (Red-Green-Blue).
Terdapat
dua
komponen
utama
pembentuk IC ini, yaitu photodiode dan
pengkonversi
arus
ke
frekuensi.
Photodiode pada IC TCS230 disusun
secara array 8x8 dengan konfigurasi 16
photodiode untuk menfilter warna merah,
16 photodiode untuk memfilter warna
hijau, 16 photodiode untuk memfilter
warna biru, dan 16 photodiode tanpa
filter. Kelompok photodiode yang akan
dipakai dapat diatur melalui kaki selektor
S2 dan S3 (TAOS TCS230 datasheet).
Kombinasi fungsi dari S2 dan S3
ditunjukkan dalam Tabel 1.
Tabel 1. Logika Kombinasi Fungsi S2 dan
S3 pada Filter
Tabel 1. Logika Kombinasi Fungsi S2 dan
S3 pada Filter
Sumber: TAOS TCS230 Data Sheet
Perancangan
Photodiode
akan
mengeluarkan arus yang besarnya
sebanding dengan kadar warna dasar
cahaya yang menimpanya. Arus ini
kemudian dikonversikan menjadi sinyal
kotak dengan frekuensi sebanding dengan
besarnya arus. Frekuensi Output ini bisa
diskala dengan mengatur kaki selektor S0
dan S1. Penskalaan Output ditunjukkan
dalam Tabel 2
Tabel 2. Skala Keluaran TCS230
S0
S1
Skala Keluaran Frekuensi
0
0
Power Down
0
1
2%
1
0
20%
1
1
100%
Gambar 3. menunjukkan skema rangkaian
sensor warna.
Gambar 3. Skema Rangkaian Sensor
Warna
2.3.
Rangkaian Kontrol
S2
S3
Fotodioda Aktif
0
0
Pemfilter Merah
0
1
Pemfilter Biru
1
0
Tanpa Warna
Pada perancangan perangkat keras
system pergerakan robot lengan dan
conveyor menggunakan mikrokontroller
ATMega32 sebagai pengolah utama
dalam menggerakkan lengan dan
konveyor. Konfigurasi kaki I/O dari
mikrokontroller ATMega32 ditunjukkan
Gambar 4.
Sumber: TAOS TCS230 Datasheet
Perancangan ini skala sensor digunakan
adalah skala frekuensi keluaran 100%
dengan mengatur S0 dan S1 sama dengan
1. Photodiode yang digunakan adalah
photodiodered, green, dan blue. Ketiga
photodiode
ini
digunakan
secara
bergantian sesuai dengan pengaturan S2
dan S3 yang dikendalikan oleh perangkat
lunak pada rangkaian mikrokontroller
Atmega16. Kaki selektor S2 dan S3
sensor warna dihubungkan dengan PIN
D.3 dan PIN D.2 pada mikrokontroller
Atmega16. Sehingga dalam satu kali
pengukuran terdapat tiga frekuensi
keluaran yang berbeda, yaitu frekuensi
untuk red, green, dan blue.
Gambar 4. Skema Rangkaian Kontrol
Sistem
Pada awalnya robot lengan akan berdiri
tegak, kemudian sensor warna TCS 230
mendeteksi perubahan frekuensi sesuai
warna benda yang terdeteksi dan
kemudian akan diproses di dalam
Mikrokontroller ATMega32. Hasil dari
pengolahan
data
tersebut
akan
ditampilkan dalam bentuk nama warna
oleh LCD. Jika warna telah diketahui,
maka robot lengan akan melakukan
gerakan pengambilan dan menempatan
sesuai sesuai jenis warna benda yang
dideteksi . Setelah melakukan gerakan
tersebut, robot lengan akan kembali pada
posisi semula dan akan mendeteksi
perubahan frekuensi sesuai cahaya warna
yang diterima kemudian melakukan
gerakan dan seterusnya. Gambar 5
menunjukkan diagram alir program pada
mikrokontroler.
Gambar 6. Diagram Blok Pengujian
Sensor Warna Dengan Warna
Benda
Prosedur pengujian yang dilakukan adalah
dengan melakukan pembacaan warna
benda
menggunakan
photodiodered,
green, dan blue yang terdapat pada
sensor warna secara bergantian. Frekuensi
keluaran sensor
dilihat
melalui
osciloscop TEKTRONIX TDS1012B. Proses pengujian sensor warna
menggunakan kertas HVS pada Tabel 3
sampai dengan Tabel 5.
Tabel 3. Hasil Pengujian Warna Merah
Dengan Media Kertas HVS
Tabel 3. Hasil Pengujian Warna Merah
Dengan Media Kertas HVS
Frekuensi Keluaran Sensor Warna
No. Warna
R (KHz)
G (KHz)
B (KHz)
1
1171
1142
1119
2
1908
1812
1812
3
2439
2326
2293
3. Hasil Penelitian dan Pembahasan
4
3246
3125
3049
Pengujian
dan
analisis
dilakukan
untuk mengetahui apakah sistem telah
bekerja sesuai perancangan. Pengujian
dilakukan per blok kemudian secara
keseluruhan.
5
5952
5747
5815
6
10210
9804
9802
7
17180
16670
16380
8
27790
27780
27750
Gambar 5. Flowchart Perangkat Lunak
3.1. Pengujian Sensor Warna
Pengujian
ini
dilakukan
untuk
menganalisis frekuensi keluaran sensor
warna untuk beberapa jenis warna dan
gradasi warna. Diagram blok pengujian
sensor warna dengan warna benda
ditunjukkan dalam Gambar 6.
Tabel 4. Hasil Pengujian Warna Hijau
Dengan Media Kertas HVS
Frekuensi Keluaran Sensor Warna
No. Warna
R (KHz)
G (KHz)
B (KHz)
1
1947
2033
1887
2
7764
8197
7463
3
11010
11630
11110
4
11910
12500
11900
5
14050
14710
13890
6
16890
17850
16680
7
21870
22730
21220
8
27480
27780
27750
Tabel 5. Hasil Pengujian Warna Biru
Dengan Media Kertas HVS
Frekuensi Keluaran Sensor Warna
No. Warna
R (KHz)
G (KHz)
B (KHz)
1
1085
1031
1094
2
2451
2416
2551
3
5938
5815
6090
4
7038
6756
7142
5
10040
9804
10200
6
13240
13120
13890
7
19080
19230
20000
8
27730
27390
27780
3.2. Hasil Pengujian dan Analisa Sistem
Tujuan pengujian ini untuk mengetahui
keberhasilan mengelompokkan objek
sesuai dengan warna telah ditetapkan.
Pengujian dilakukan dengan warna objek
berbeda-beda.
Keputusan
sistem
pengelompokan objek berdasarkan warna
ditampilkan pada LCD. Robot lengan
memindahkan objek sesuai dengan
warnanya. Setelah menempatkan objek ke
tempat sesuai dengan warnanya robot
akan kembali ke posisi semula. Program
penentuan
warna
objek
pada
mikrokontroler menggunakan kombinasi
frekuensi keluaran sensor warna untuk
photodiode red, green, dan blue seperti
ditunjukkan dalam Tabel 3 – Tabel 5.
Pengujian dilakukan empat kali pada pada
objek warna merah, kuning, hijau, biru
dan hitam, dimana objek kuning akan
dideteksi terlebih dahulu kemudian objek
merah, hijau, biru, hitam dan robot lengan
akan menempatkan objek sesuai tempat
yang ditentukan pada program. Pengujian
ditunjukan dalam Gambar 7 – Gambar 12.
Berdasarkan hasil pengujian sistem
tersebut dapat disimpulkan robot akan
melakukan penempatan objek sesuai
dengan warnanya, dan pada percobaan
pendeteksian warna terjadi kesalahan
karena pengaruh intensitas cahaya sekitar
ruangan, karena kesalahan pendeteksian
warna mengakibatkan robot lengan tidak
dapat menerima perintah.
4. Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian tiap blok dan
pengujian sistem secara keseluruhan
yang telah dilakukan, dapat disimpulkan
beberapa hal sebagai berikut:
1. Sistem
pembaca
warna
untuk
menentukan
warna
objek
menggunakan sensor warna TCS230.
Sensor warna tersebut digunakan
untuk mendeteksi warna red, green,
dan blue pada objek. Dan keluaran
sensor warna berupa frekuensi RGB.
Setiap warna memiliki frekuensi yang
berbeda. Sesuai hasil pengujian yang
dilakukan keluaran sensor untuk warna
merah yaitu frekuensi R = 6771 Hz, G
= 4717 Hz, B = 5176 Hz. Untuk warna
hijau frekuensi R = 1397 Hz, G = 1563
Hz, B = 1359 Hz. Untuk warna biru
frekuensi R = 7375 Hz, G = 7205 Hz,
B = 8064 Hz. Semakin terang warna
objek maka semakin besar frekuensi
keluaran sensor. Penentuan warna
objek
menggunakan
kombinasi
frekuensi RGB. Jika ingin melakukan
pembacaan untuk warna yang lain
maka terlebih dahulu dilakukan
pengambilan data frekuensi RGB
sensor terhadap warna tersebut karena
sensor ini sangat peka terhadap
perubahan warna.
2. Lama waktu pendeteksian untuk
warna-warna terang lebih cepat
beberapa mili detik karena benda
terang lebih cepat memantulkan
cahaya dari pada warna terang untuk
diterima oleh photodiode Intensitas
cahaya sekitar sangat mempengaruhi
pendeteksian benda oleh sensor warna
sehingga sering terjadi kesalahan
pendeteksian warna benda diluar range
frekuensi warna yang telah ditentukan
dalam program, dan mengakibatkan
robot lengan tidak dapat menerima
perintah
ketika
sensor
warna
mengalami
kesalahan
dalam
pengambilan data frekuensi warna
benda.
3. Mikrokontroler
ATMega32
digunakan sebagai pengolah data
sekaligus
sebagai
pengambil
keputusan dalam sistem ini. Dengan
mengunakan algoritma pendeteksian
dan pengenalan objek yang telah
dirancang, robot mampu membuat
keputusan apakah
benda
yang
terdeteksi sebagai objek sesuai dengan
spesifikasi ditetapkan atau bukan serta
mampu mengelompokkan objek sesuai
dengan warnanya serta mampu
kembali ke posisi semula.
5. Saran
Meskipun alat ini telah bekerja dengan
baik sesuai dengan spesifikasi telah
ditentukan, namun ada beberapa hal yang
perlu dikembangkan agar diperoleh sistem
lebih baik, antara lain:
1. Disarankan menggunakan catu daya
baterai lithium polymer dengan
ampere lebih besar untuk memperoleh
pergerakan robot supaya lebih stabil
karena motor servo membutuhkan arus
besar dan stabil untuk mendapatkan
torsi sesuai.
2. Pemilihan penggunaan kamera untuk
proses pengenalan objek untuk
mendapatkan
pendeteksian
dan
pengenalan
objek
yang
lebih
menyeluruh,
karena
penggunaan
sensor warna sangat dipengaruhi oleh
intensitas cahaya ruangan.
[8].
[9].
[10].
7. Daftar Pustaka
[11].
[1].
[2].
[3].
[4].
[5].
[6].
[7].
Conveyor
Sistem,
http://en.wikipedia.org/wiki/Conve
yor_system
Lovine, John .Robots, Androids and
Animatrons, Second Edition : 12
Incredible Projects
You Can Build, USA : McGrawHill, Inc., 2002.
Spong, Mark W. 2005. Robot
Modelling and Control First
Edition. New York: John Wiley and
Sons, Inc.
Newton, Issac (1704). Opticks.
London: Royal Society. ISBN 0486-60205-2.
Young, T., (1802). Bakerian
Lecture: On the Theory of Light
and Colours. Phil. Trans. R.Soc.
Lond. 92:12-48. doi: 10.1098/rstl.
1802.0004.
Maxwell J.C., (1802). On the
Theory of Compound Colours, and
[12].
[13].
[14].
the Relations of the Colours of
the Spectrum. Phil. Trans. R.
Soc. Lond. 1860 150, 57-84.
doi:10.1098/rstl.1860.0005.
Atmel. 2007. 8-bit AVR with 32K
Bytes In-System Programmable
Flash ATMega32, ATMega32L.
San Jose: Atmel.
TAOS.
2003.
IC
TCS230
Programmable Color Light To
Frequency
Converter.
http://www.taosinc.com.
Driver Motor DC H-Bridge Dengan
IC
L293D,
http://ebelajarelektronika.com
/drivermotor-dc-h-bridge-dengan-ic l293d/
[10] General Theory of Motors,
http://mechatronics.mech.northwest
ern.edu/design_ref/actuators/motor
_theory.html
Motor
Servo,
http://ab.
rockwellautomation.com /motioncontrol/servo-motor
Utama, Hadian S. dan Isa, Sani M.
dan Rustandy, Wendy. 2008. Papan
Skor Snooker Otomatis. TESLA
Vol. 10, No. 1, Maret 2008
Nurdinsidiq,
Muh.
2004.
Pengendalian
Robot
lengan
Berbasis Mikrokontroler AT89C51
Menggunakan
Transduser
Ultrasonik. Jurnal Teknik Elektro
UGM.
Budiarto, Widodo. 2007. Studi
Awal Penerapan Sensor RGB
TCS230 untuk Pengidentifikasi
Daging Oplosan. Jurnal Media
Akademik Vol. 1, No. 3, November
2007 : 28-31
Fly UP