Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN- BATAN, 14 November 2013

PENGUJIAN AWAL SISTEM KENDAll KONVEYOR DAN DATA AKUISISIPAD A PORTAL MONITOR DENGAN TEKNIK SERAPAN SINAR GAMMA

Alvano Yulian, Khairul Handono, dan Dian Fitri Atmoko

PRPN - SATAN, Kawasan Puspiptek, Gedung 71, Tangerang Selatan, 15310

ABSTRAK

PENGUJIAN AWAL SISTEM KENDALl DAN AKUISISI DATA PORTAL MONITORDENGAN TEKNIK SERAPAN SINAR GAMMA. Telah dilakukan pengujian awal sistemkendali dan data akuisisi pada portal monitor dengan teknik serapan sinar gama.Komponen sistem kendali dan data akuisisi pada sistem portal monitor ini terdiri darisebuah konveyor yang dilengkapi dengan motor AC 3 phase, inverter, line scan camera,pengkondisi sinyal, komputer desktop sebagai remote computer, sebuah komputerdesktop sebagai master com-puter, webcam dan komponen wireless LAN. Hasilpengujian menunjukkan sistem dapat bekerja dengan baik. Hasil ini terlihat pada pegujiansistem kendali jarak jauh melalui jaringan internet. Sedangkan pengujian pada dataakuisisi hasil deteksi line scan dapat menangkap image obyek benda uji yang digerakkan.

Kata kunci: sistem kendali, data akuisisi, line scan camera.

ABSTRACT

PRELIMENARY TESTING OF CONTROL SYSTEM AND DA TA ACQUISITION ONPORTAL MONITORING WITH GAMMA RAY TECHNIQUE ABSORPTION. Prelimenarytesting of control system and data acquisition system on the portal monitoring gamma rayabsorption technique has been conducted. The component of control system and dataacquisition systems monitor portal are a conveyor equipped with 3 phase AC motors,inverters, line scan camera, signal conditioners, computer desktop as a remote computer,a desktop computer as a master computer, webcam and wireless components LAN. Thetest results show that the system can work properly. These results are shown in thetesting of remote control system through the Internet. While for the testing of the dataacquisition scan line detection is able to capture the image of the moving object.

Keyword: control system, acquisition data, line scan camera.

1. PENDAHULUAN

Verifikasi dan validasi isi petikemas merupakan persyaratan utama ekspor maupun

impor barang antar negara. Pekerjaan ini dapat dilakukan secara manual maupun

otomatis. Cara manual dilakukan dengan cara membuka petikemas dan memeriksa

isinya satu persatu untuk diperiksa dan disesuaikan dengan faktur. Hal ini membutuhkan

waktu dan tenaga. Hal terse but jika digu-nakan di pelabuhan besar menjadi tidak

efisien.

- 369 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

Apabila dilakukan secara otomatis yaitu dengan teknik pencitraan menjadi lebih

efisien. Aplikasi sistem pencitraan ini dengan cara obyek (petikemas) dipindai

menggunakan sinar tak tampak yang memiliki daya tembus besar, kemudian sinar yang

menembus petikemas akan ditangkap oleh detektor untuk diolah menjadi citra. Citra ini

kemudian diverifikasi sesuai dengan yang tercatat pada faktur ekspor impor.

Salah satu sistem pencitraan yang dapat digunakan untuk memindai petikemas

adalah dengan teknik transmisi sinar gamma. Prototype portal monitor yang dibuat

adalah dengan skala laboratorium yang tujuannya sebagai dasar perhitungan untuk

merancang bentuk yang nyata atau full scale sesuai dengan kebutuhan yang akan

digunakan di pelabuhan besar.

Sejalan tujuan tersebut di atas, maka dibuat sebuah prototip yang terdiri dari

beberapa komponen pendukung antara lain, perangkat mekanik konveyor, sumber radiasi

gamma (y), line scan camera, frame grabber, komputer pemroses data dan komponen

yang diperlakukan sebagai dummy. Dummy merupakan suatu obyek replika atau tiruan

dari peti kemas yang dibuat dari logam aluminium.

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah untuk menguji kinerja dari sistem kendali

dan data data akuisisi pad a prototipe portal monitor. Hasil yang diharapkan adalah dapat

melihat isi benda apa saja yang dimasukan ke dalam dummy melalui teknik sera pan sinar

gamma.

2. DESKRIPSI SISTEM

Prototip portal monitor peti kemas terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu:

sumber sinar gamma dan kolimator, detektor Nal(TI), sistem mekanik yang terdiri dari

dummy, conveyor dan support, sistem data akuisisi dan sistem kendali mekanik konveyor.

Sumber sinar gamma adalah Cs 137 intensitas 200 mCi yang ditempatkan pada

kolimator. Sebuah sensor/detektor camera gamma diletakkan lurus sejajar dengan

sumber detektor ini merupakan detektor Nal(TI). Prototip portal monitor peti kemas

diperlihatkan pad a Gambar 1 berikut :

- 370 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

Gambar 1. Prototipe portal monitor peti kemas

3. TAT A KERJA

Kegiatan ini merupakan instalasi sistem dan pengujian dengan tahapan sebagai

berikut :

1. Sumber Cs 137 diletakkan di dalam kolimator berbentuk titik

2. Instalasi sistem konveyor, dengan menghubung-kan komponen motor AC 3 phase

dan transmisinya, seperti ditampilkan pada gambar Gambar. 2 dan Gambar. 3.

Gambar 3. Motor AC 3-Phase setelah dipasang di."'''.lllh~!!_--- : konveyor (bagian bawah)

3. Instalasi dan pengujian Inverter. Komponen system inverter ini meliputi: processor,

display, interface dan catu daya. Display inverter diperlihatkan pada Gambar 4 berikut:

- 371 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

·,':7. \ ,.'oJ "..I'.-' \.;

"'If"I1.D l.r:

I

DisplayI

EJ~e

fTD "TIT "I m'l IFHDI [;]ISTOP I 8 0

Gambar 4. Display Inverter

Komponen sistem di kendali inverter terdiri dari prosessor kendali utama, interface

sebagai penghubung dengan piranti luar yang terdiri dari RS 232 dan RS 485.

Komponen lain yang tak kalah penting adalah sistem catu daya, sistem antar-muka

kendali ekster-nal yang dihubungkan dengan potensiometer.

Sistem kendali yang digunakan untuk menggerakkan mekanik konveyor adalah

inverter dengan varia bel frekuensi 0 sampai dengan 60 HZ pada ke-cepatan

maksimumnya. Variabel kecepatan mekanik konveyor ini disesuaikan dengan

kebutuhan kecepatan pemindai citra hasH dari sera pan gamma, melalui tahapan

seting program sebagai berikut :

- Tekan tombol

- Tekan tombol sekali [;]

- Tekan tombol I READ I

dan ini sudah mengatur bahwa kecepatan putar motor sudah tidak lagi

menggunakan VR tetapi diatur melalui pemrograman yang tam piI di display panel

inverter

- Tekanan tomboll P~~TG I kembali diikuti dengan menekan tombol I STOP Imaka kecepatan mo or slap untuk diatur melalui masukan yang tertera pada display

panel inverter. [][]

PROG

- Kecepatan motor diatur dengan cara menekan kembali tombol SET

dan dengan menggunakan tombol [;] dan c:J maka cepat/lambat putaran dapat diatur

- 372 -

Prosiding Pertemuan /Imiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

- Setelah nilai kece atan yang diinginkan sudah diatur maka dengan menekan

kembali tombol P:~TG yang kemudian diikuti dengan menekan tombol I STOP I

maka motor siap untuk digerakan baik maju atau mundur dengan menekan tombol

I FWD I atau I REV I

4. Pengujian sistem data akuisisi dilakukan melalui deteksi obyek di dalam kotak

dummy yang digerakan di atas konveyor yang dipan-tau melalui komputer.

Ruang operator berfungsi sebagai pengendali operasi prototip sekali-gus

penyimpanan data yang diamati. Oi dalam ruang pemindaian (deteksi) dipasang (installed)

perangkat prototip berupa mekanik konveyor, sumber radiasi, line scan camera, webcam

dan komputer pengendali langsung ke prototip (remotely computer). Remotely Computer

ini berfungsi sebagai tempat kalibrasi line scan camera seperti terlihat pada Gambar 5

berikut ini.

Operator

~

Ruang Operator Ruang Pemindai

Wcbcom

RemotePC

•••.

. .. .I I~"; :

...................... IIJ. .. .A. :~ ~ .Wireless Access Point/Router

Gambar 5. Skema ruang operator danruang pemindaian

- 373 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BATAN, 14 November 2013

4. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Pengujian Sistem Kendali

Sistem kendali pada portal monitor berfungsi untuk mengendalikan bukaltutup

sumber radiasi dan kendali arah serta kecepatan konveyor. Pemba-hasan ini hanya

terbatas pada kendali konveyor dengan menggunakan inverter yang divariasikan dengan

variabel frekuensi sampai dengan 60 HZ pada kecepatan maksimumnya. Variabel

kecepatan mekanik konveyor ini disesuai-kan dengan kebutuhan kecepatan pemindai

citra hasil dari serapan gama. Beban pada konveyor berupa kotak aluminium dengan

berat 20 gram. Untuk peng-aturan arah dan kecepatan konveyor, inverter akan

mendapatkan data inputan dari keluaran PLC. PLC mendapatkan perintah dari komputer

kendali melalui jaringan komunikasi TCP/IP, sehingga dimungkinkan pengendalian

konveyor secara wireless Uarak jauh). Karena melalui jaringan TCP/IP, maka diperlukan

modul DHCP router untuk membagi IP pada Modul PLC dan komputer pengendali. Pada

komputer pengendali terdapat perangkat lunak untuk koumu-nikasi antara operator dan

modul-modul kendali. Variasi beban dan analisis le-bih lanjut akan dilakukan pada

penelitian yang akan datang. Instalasi sistem mengacu kepada diagram alir sistem

kendali inverter diperlihatkan pad a Gambar 6. berikut :

Sistem Catu

Daya 220 AC

Modul PLCuntuk Kendali

TCP lIP

Kendali Invertero sid 60 Hz

Modul DHCPRouter

TCP lIP

KomputerPengendali

Motor

Konveyor

Gambar 6. Diagram alir sistem kendali

- 374 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

Hasil pengujian ditampilkan pada Tabel 1 berikut:

Tabel 1. Pengukuran kecepatan mekanik konveyor

No JarakFrekwensiWaktuKecepatan(Cm)

(Hz)(dt)(m/dt)1

10 1600,0022

10 3190,0053

10 4,36130,0084

10 6,0690,015

10 780,0136

10 870,0147

10 9,0660,0178

10 10,0660,0179

20 12,0690,02210

20 1380,02511

2014,0680,02512

2018,1260,03313

20 2260,03314

20 2550,0415

4030,068,810,04516

4035,128,710,04617

40 407,560,05318

4045,127,150,05619

4050,066,930,05820

40 606,660,06

dan hubungan antara frekuensi terhadap kecepatan gerak benda uji diperlihatkan pada

Gambar 7 berikut ini.

70

60

so-N:. 40';:;;CG.I

j! 30G.I..

....

10

oo 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05

Kecepatan (mfdt)

0,06 0,07

Gambar 7. Garfik Kecepatan vs Frekuensi dari gerak benda uji

- 375 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

Dari hasil tersebut terlihat pada keeepatan antara 0 sampai 0,04 m/detik terdapat

hubungan daerah linier antara frekuensi dengan keeepatan, dan hubungan terse but dapat

me-representasi-kan bahwa keeepatan terendah obyek bergerak adalah 10 em setiap 60

detik atau 0,1 m/menit yang di-operasi-kan pada keeepatan putar motor yang dinyatakan

dalam frekwensi 1 Hz sedangkan keeepatan maksimum-nya adalah 40 em setiap 6,66

detik atau 6,06 m/detik yang di-operasi-kan pada keeepatan putar motor pada 60 Hz.

B. Pengujian Sistem Data Akuisisi

Pengujian deteksi obyek di dalam kotak dummy dilakukan dengan menggerakan

kotak tersebut di atas mekanik konveyor yang ditembak sumber radiasi gamma yaitu

Cs 137 ber-aktivitas 200 mCi, dan untuk peneegahan operator terkena paparan radiasi

maka perlu dibuat dua ruangan yaitu ruang operator dan ruang pemindaian.

Hasil pengujian sistem data akuisisi melaui jaringan internet seperti ditampilkan

pada Gambar 8 berikut ini :

Hasil keluaransistem akuisisi

Portal monitor terlihatdari webcam online

Gambar 8. Hasil pengujian sistem data akusisimelalui jaringan lokal (LAN)

Pada Gambar 8 merupakan salah satu frame video yang menunjukkan bahwa line

scan camera dapat menangkap citra benda uji berupa lempengan timbal (Pb) di dalam

kotak dummy aluminium yaitu berupa garis hitam pada sisi atas. Pada kegiatan pengujian

- 376 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN- BATAN, 14 November 2013

saat ini masih belum memuaskan akan tetapi secara umum sistem data akuisisi ini dapat

berfungsi dengan baik.

Pengujian dilanjutkan dengan benda uji lempengan timbal (Pb) datar yang

diletakkan di dalam katak dummy seperti yang terlihat pada Gambar 9 berikut ini,

Gambar 9. Benda uji lempengan timbal (Pb)pada pasisi mendatar di dalam

katak dummy Aluminium

dan hasil pengujian deteksi image akuisisi data benda uji pada Gambar 9 ditam-pilkan

pad a Gambar 10 berikut ini,

Gambar 10. Image hasil deteksi pada pengujian denganlempengan timbal (Pb) yang diletakkan mendatar di

dalam katak dummy Aluminium (AI)

Pad a pengujian berikutnya untuk mendapatkan hasil (image) deteksi yang lebih

baik/jelas menggunakan sumber radiasi gamma yang lebih besar sesuai dengan yang di­

rekamendasi-kan aleh pemasak detektar (line scan camera) yaitu minimal 1 Curie dari

CaBO.

- 377 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - SA TAN, 14 November 2013

5. KESIMPULAN

Pengujian sistem kendali melalui jaringan internet menunjukkan sistem mampu

mengendalikan dummy dengan kecepatan terendah sampai kecepatan maksimum

berturut-turut sebesar 0,002 m/detik sampai dengan 0,06 m/detik pada pengoperasian

1Hz sampai dengan 60 Hz, sesuai dengan kebutuhan kece-patan pengambilan frame

data dari detektor kamera gama.

Pengujian sistem data akuisisi telah dilakukan dan

menunjukkan bahawa sistem data akuisisi bekerja dengan baik. Hasil ini terlihat dari

sistem monitor dapat mendeteksi obyek benda uji metal dalam kotak dummy Aluminium

meskipun hasil image yang diperoleh belum memuaskan, hal ini dikarenakan sumber

yang digunakan masih kecil yaitu 200 miliCurie. Pengujian selanjutnya akan diusahakan

sumber dengan kapasitas yang lebih besar dengan obyek benda uji yang bervariasi.

6. DAFT AR PUST AKA

1. Alvano Yulian dkk., Perekayasaan Sistem Pencitraan Petikemas dengan teknik

serapan sinar Gamma (SM10.1) 2010, PRPN-BATAN, Serpong.

2. Douglas R. Brown, Advanced technology for Cargo Security, The third meeting of the

inter-american committee on Ports, Mexico, 2003 (termasuk referensi didalamnya).

3. XH8800 Series Line-scan High-energy X-ray Detector Hardware User Manual, X-Scan

Imaging Corp., USA, 2009.

4. X88 Software Development Kit Manual, X-Scan Imaging Corp., USA, 2009.

5. X88 Calibration Guide Manual, X-Scan Imaging Corp., USA, 2009.

6. Radiography of Welds Using Selenium-75, Ir-192 and X-Rays, Peter Hayward, HERA

New Zealand and Dean Currie SGS, New Zealand, 2006.

7. Radioactive Material Safety Data Sheet, Stuart Hunt & Associates Ltd, St. Alberta,

Alberta, 2001.

8. CT-2000ES AC Servo Motor Manual, CUTES Corporation, Taiwan, 2008.

9. TL-SC4171 G Webcam Datasheet, TP-LiNK Technologies Co. LTO, USA, 2011.

10. TL-WN422G High-Gain Wireless USB Adaptor, TP-LiNK Technologies Co. LTO, USA,

2010.

- 378 -

Prosiding Pertemuan IImiah Perekayasaan Perangkat NuklirPRPN - BA TAN, 14 November 2013

TANYA JAWAB

Pertanyaan:

1. Apakah dengan jumlah yang sesuai nantinya dapat mendeteksi sampai pad a benda­

benda seperti: kain, kertas, dll. (Tri Harjanto)

2. Kecepatan 17 Hz dengan 47 Hz imagenya berbeda, mengapa? (Sanda)

3. Apakah data kalibrasi antara kecepatan konveyor terhadap ukuran terbaca dari

benda uji? (Atang Susila)

4. Apa tujuan yang diharapkan (seperti apa)? (Joko S.)

5. Bagaimana hasil pengujian? Apakah sudah sesuai dengan yang diharapkan? Jika

belum apa kendalanya? (Joko S.)

Jawaban:

1. Bila sumber yang digunakan semakin tinggi aktifitasnya maka diharapkan image akan

semakin jelas, tetapi hanya efektif untuk benda-benda padat.

2. Image yang diperoleh dengan kecepatan 17 Hz lebih lebar dari yang 47 Hz karena

kecepatan scanning kamera tetap sehingga semakin cepat gerakan bvenda maka

image akan semaikn tipis.

3. Data kalibrasi belum diperoleh karena tujuan kita disini adalah gambar (image) yang

paling jelas. Bila gambar sudah jelas terlihat maka akan diadakan kalibrasi

bentuk/ukuran image dengan kecepatan gerak mekanik.

4. Ingin memperoleh image yang sama dengan sinar-X hanya saja sumber radiasi tidak

perlu daya listrik yang besar seperti sinar-X.

5. Hasil masih perlu sumber dengan aktifitas di level Currie.

- 379 -