PERBANDINGAN TYPE CONTACT DAN TYPE NON CONTACT

SCANNER 3 DIMENSI

Type Contact

Sesuai dengan namanya, type ini menggunakan sentuhan secara fisik terhadap

benda/obyek, dengan cara mengumpulkan data dari permukaan sebuah objek.Mirip

saat seorang memejamkan mata atau dalam lingkungan yang gelap mereka-reka

sebuah objek dan merabanya. Sebagai contoh adalah Coordinate Measure

Machine(CMM), dan biasanya cukup presisi karena langsung kontak dengan obyek.

Coordinate Measure Machine (CMM)

Merupakan alat pengukuran dimensi yang system mekaniknya di rancang

sedemikian rupa agar dapat menggerakkan probe sebagai fungsi untuk menentukan

titik-titik koordinat pada permukaaan benda kerja. Hasil pengukuran di tunjukkan

setelah objek disentuh pada daerah yang ingin di ukur dalam bentuk koordinat yang

mewakili tiap-tiap sumbu 3D (X,Y,Z) secara bersamaan dengan ketelitian 10-3 mm.

Penggunaan yang umum digunakan pada CMM adalah pengukuran dimensi,

pengukurab profil, pengukuran angular atau orientasi, pengukuran kedalaman,

penggambaran dan pengukuran batang pada shaft.

Berdasarkan konstruksinya, CMM dibagi menjadi 4 bagian yaitu : tipe gantry

(kuda-kuda), tipe cantilever (tembok penopang), tipe bridge (jembatan), dan tipe

coloumn (kolom). Namun pada umumnya, CMM yang paling banyak digunakan adalah

tipe gantry dan tipe bridge.

CMM terdiri dari 4 komponen utama yaitu : mesin, probe sebagai pengukur, system

control (computer) berbasis digital dan perangkat lunak (software) yang mendukung

proses pengukuran.

CMM tersedia secara luas dari ukuran maupun rancangan dengan berbagai

teknologi yang berbeda.CMM dapat dikendalikan dan di operasikan dengan tangan ,

personal computer maupun penngendalian CNC. CMM tersedia dalam berbagai bentuk

wujud seperti bench top, free standing (berdiri bebas), handheld (dapat digenggam

dengan tangan) dan portable.

Dalam penggunaannya,mesin CMM memiliki prinsip-prinsip kerja mekanisme

pada tiap komponennya. Prinsip kerja yang digunakan adalah prinsif fisika dan prinsip

kinematika.

Prinsip Fisika

Optical probe dan laser probe dapat digunakan (jika mungkin di kombinasi) yang

mengubah CMM untuk pengukuran mikroskop atau mesin pengukuaran multi-sensor.

System proyeksi pinggir, system triangulasi theodolite atau laser yang jauh dan system

triangulasi tidak disebut mesin pengukuran, tetapi hasil pengukuran adalah sama (titik

jarak). Laser probe digunakan untuk mendeteksi jarak antara permukaan dan titik acuan

pada ujung rantai kinematic (ujung komponen penggerak Z-Axis). Hal ini dapat

digunakan pada suatu interferometrikal, pembelokan cahaya atau separuh balok prinsip

bayangh-bayang.

Prinsip Kinematika

- Badan Mesin

Pada mesin modern, struktur konstruksi gantry mempunyai dua kaki dan

sering disebut konstruksi bridge. Pergerakan ini dengan bebas sepanjang meja

granit atau satu kaki (sering dikenal sebagai dalam kaki) berikut suatu rel pemandu

tersambung dengan satu sisi dari meja granit itu.

Kaki luar mudah dihentikan pada meja granit yang mengikuti garis bentuk luar

permukaan vertical. Bearing udara adalah metode yang dipilih untuk menjamin

perjalanan bebas gesekan, udara yang dikompresi didorong melewati rentetan

lubang yang sangat kecil pada permukaan bearing yang datar agar halus tapi bantal

udara yang dikontrol pada CMM dapat bergerak. Pergerakan konstruksi bridge atau

gantry sepanjang meja granit membentuk satu sumbu XY. Konstruksi bridge dan

gantry terdiri dari carriage yang melintang antara kaki sisi dalam dan sisi luar dan

membentuk sumbu horizontal X atau Y lainnya.

Pergerakan sumbu ketiga (sumbu Z ) disediakan dengan menambahkan

spindle yang bergerak keatas dan kebawah melewati pusat carriage. Probe sentuh

membentuk alat perasa pada ujung quill. Pergerakan sumbu X,Y,dan Z menjelaskan

sepenuhnya mengenai pesan dalam pengukuran.

Standar mekanisme CMM

- Probe Mekanik

Probe umumnya dibuat oleh solder yang keras hingga akhir batang shaft. Hal

ini ideal untuk pengukuaran jarak keseluruhan pada plat, silinder atau permukaan

yang bulat. Probe lain adalah daerah dengan bentuk khusus, pada sebuah kuadran

yang memungkinkan pengukuran khusus. Probe ini secara fisik ditahan berlawanan

benda kerja dengan posisi pada jarak baca dari 3-Axis oleh DRO ( Digital Read

Out ) atau pada banyak system kemajuan di tempuh ke dalam computer dengan

memakai tombol kaki atau alat yang sama. Pengukuran yang diambil berhubungan

dengan metode yang sering tidak dipercaya seperti mesin dipinadhkan dengan

tangan dan operator mesin masing-masing menerapkan perbedaan jumlah tekanan

pada probe atau diambil teknik yang berbeda untuk pengukurannya.

Type Non Contact

Merupakan teknologi 3D Scanning tanpa kontak langsung terhadap benda/objek yang

discan dengan cara mengirimkan radiasi atau cahaya. Emisi yang dipancarkan bias

berupa cahaya, ultrasound, ataupun x-ray.

3D Laser Scaner

Sesuai dengan namanya, alat ini berfungsi untuk memindai suatu obyek 3

dimensi (dari jarak jauh tentunya, tanpa harus menyentuh obyek), mengkonversikannya

ke dalam bentuk gambar CAD, untuk kemudian diolah lebih lanjut menggunakan

software yang khusus dibuat oleh pembuat alat Laser Scanner tersebut. Seiring dengan

perkembangan alat tersebut, software untuk mengolah data mentah dari alat tersebut

pun ikut berkembang, tidak harus menggunakan software khusus bawaan alat, tapi

sudah bisa menggunakan software-software CAD lain yang sudah populer, seperti

misalnya AutoCAD, Solidworx, CATIA, dan lain-lain, cukup dengan menambahkan tool

plugin khsus yang dibuat oleh pembuat Laser Scanner atau pembuat software CAD.

Contoh perangkat 3D Laser Scanner yang banyak digunakan

Data mentah yang dihasilkan oleh 3d Laser Scanner berupa kumpulan titik-titik

yang disebut dengan pointcloud. Pointcloud ini mewakili bentuk surface dari sebuah

obyek dengan kerapatan antara titik yang kita atur sesuai dengan kebutuhan. Setiap

titik dari masing-masing pointcloud tersebut memiliki identitas koordinat X,Y dan Z,

diukur dari titik berdiri alat 3D Laser Scanner.

Prinsip kerja 3D Laser Scanner memanfaatkan sinar laser yang ditembakkan ke

arah obyek, untuk kemudian pantulan sinar laser tersebut ditangkap kembali oleh alat

Laser Scanner dan direkam ke dalam perangkat komputer (laptop) yang telah

dilengkapi software khusus. Konsep ini mirip dengan prinsip kerja sonar, bedanya sonar

menembakkan gelombang suara alih-alih sinar laser. Laser yang ditembakkan tidaklah

kontinyu, melainkan titik per titik (maka dari itu hasilnya pun berupa titik – point cloud),

namun dengan kecepatan yang cukup tinggi, bervariasi antara ratusan hingga ribuan

titik bisa direkam dalam satu detik, tergantung dari jenis dan merk alat 3d Laser

Scanner yang digunakan.

Pada perkembangannya, alat ini telah terbukti dapat diaplikasikan pada banyak bidang;

1. Oil & Gas. Pengukuran instalasi pengeboran minyak banyak dilakukan dengan

bantuan 3d Laser Scanner. Tidak sedikit penanggungjawab platform yang tidak

memiliki gambar terkini dari kilang tersebut. Sementara untuk keperluan

development atau modifikasi mereka perlu gambar terkini, dan tidak mungkin

mengukur instalasi pipa tersebut secara  manual, akan sangat menyita waktu.

Gambar. foto dari salah satu pabrik pengeboran minyak

Gambar di atas adalah gambar kumpulan titik (pointcloud) hasil dari pemindaian 3d

Laser scanner. Titik-titik tersebut masing-masing memiliki koordinat (X, Y dan Z),

sehingga dapat diolah lebih lanjut.

Gambar di atas adalah gambar CAD hasil pemodelan dengan menggunakan software

Cyclone, yaitu software bawaan dari alat. Gambar ini bisa di export ke berbagai format

gambar CAD, agar mudah di akses oleh program CAD lain.

2. Arsitektural. Alat ini sangat cocok untuk memindai bangunan arsitektural termasuk

heritage.

Gambar. Foto di atas adalah foto salah satu rumah di daerah Batununggal Bandung.

Gambar di atas adalah pointcloud hasil pemindaian. Area-area yang hitam seperti

bayangan yang nampak di antara pointcloud adalah area scan yang terhalang obyek,

karena Laser Scanner tidak dapat mencapai dan memindai obyek yang terhalang.

Obyek yang bisa mem-blok tembakan laser tidak hanya benda padat, tapi juga benda-

benda seperti asap tebal, kabut tebal, tetesan air hujan, itu semua akan menghalangi

obyek yang ada dibelakangnya.

Gambar ini adalah hasil pemodelan (3d solid) menggunakan software AutoCAD dengan

pointcloud sebagai acuan gambar.

Ini adalah image hasil render gambar AutoCAD tadi menggunakan software Naviswork

3. Sipil

Pemindaian jembatan atau jalan layang akan sangat terbantu dengan

penggunaan alat ini. Akurasi hasil pengukuran untuk keperluan ini akan dapat

diakomodasi oleh alat dengan baik.

Pada gambar ini terlihat jelas tahapan proses dari penggunaan 3d Laser

Scanner.Gambar paling kiri menunjukkan foto dari jembatan, sementara gambar

sebelah kanannya menunjukkan gambar pointcloud, gambar ketiga dan ke empat

merupakan final output yang berupa gambar CAD 2D dan 3D.

4. Bentuk-bentuk tidak beraturan / irregular shape. Contohnya patung / statue, 3d

Laser Scanner dapat merekam bentuk geometri dari patung tesebut secara 3

dimensi. Fungsi gambar CAD untuk benda seperti ini adalah untuk keperluan

replikasi, misalnya replikasi obyek-obyek langka dan kritis, misalnya fosil tulang

binatang langka. Dengan alat ini, bentuk geometri fosil dapat dipindai dengan akurat

dan di rekam dalam software CAD untuk keperluan dokumentasi, analisa

(berdasarkan bentuk dan ukuran), dan replikasi itu tadi. Dengan bahan berupa model

CAD, tentu tidak ada kesulitan jika kita hendak membuat replikasi berskala, hanya

perlu mengubah skala pada gambar CAD-nya saja .

Ini adalah foto tulang fosil salah satu dinosaurus

Inilah pointcloud hasil pemindaiannya

Pemodelan 3d CAD menggunakan software Geomagic. Format geometrinya berupa

mesh. Bisa di konvert ke berbagai format gambar agar bisa diakses di banyak

software lain.

5. Penghitungan volume stock pile. Contohnya penghitungan volume untuk

tumpukan pasir. Dengan 3d Laser Scanner, pekerjaan ini akan dapat dilakukan

dengan sangat cepat dan akurat.

Mengambil contoh tumpukan pasir di salah satu pabrik semen di Indonesia.  Dengan

skala yang lebih besar, tidak ada bedanya dengan perbukitan tambang

Dibutuhkan 3-4  titik berdiri alat untuk bisa memindai keseluruhan bentuk dari stock pile

ini. Dengan waktu pindai sekitar 30 menit per titik, maka dibutuhkan waktu sekitar 2 jam

untuk memindai area sebesar 30X60 m ini.

Dengan software Cyclone, pointcloud di konvert ke dalam bentuk mesh, hingga

secara visual dapat mewakili bentuk stock pile yang sebenarnya dengan cukup baik.

Dari bentuk mesh inilah kita sudah bisa menghitung besaran volume dari tumpakan

pasir ini. Penghitungan volume ini bisa juga dilakukan menggunakan software

AutoCAD Land Desktop, dengan data pointcloud atau mesh tadi.

6. Otomotif. Di luar dugaan, permintaan penggunaan 3D Laser Scanner untuk industri

otomotif ternyata cukup tinggi. Terutama untuk mengukur dan memodel ulang obyek

produksi lama yang sudah tidak terlacak lagi gambar aslinya

Foto dari salah satu Tank yang dimiliki negara kita. Jenis dan lokasi dirahasiakan :)

Pointcloud hasil pemindaian. Diakses menggunakan software Solidworks.

3D model solid menggunakan software SolidWorks. Solidworks bisa mengakses

pointcloud dengan mengaktifkan menu Scan to 3D.

Macam-macam 3D Laser Scanner:

1.   3D Non Kontak Aktif Laser Scanner

Cara kerja 3D non kontak aktif laser scanner memanfaatkan sinar laser yang

ditembakkan ke arah objek, kemudian pantulan sinar laser tersebut lalu ditangkap

kembali oleh alat laser scanner dan direkam ke dalam perangkat computer atau laptop

yang telah dilengkapi software khusus. Konsep ini mirip dengan cara kerja sonar,

bedanya sonar menembakkan gelombang suara alih-alih sinar laser. Laser yang

dipantulkan tidak kontinyu, melainkan titik per titik sehingga hasilnya pun berupa titik

atau bias disebut point cloud. Namun dengan kecepatan yang cukup tinggi, bervariasi

antara ratusan hingga ribuan titik bias direkam dalam satu scond, tergantung dari jenis

dan produk alat 3D laser scanner yang digunakan.

Data mentah yang dihasilkan oleh 3D laser scanner pointcloud, dan pointcloud ini

mewakili bentuk permukaan dari sebuah obyek dengan kerapatan antara titik yang kita

atur sesuai dengan keinginan. Setiap titik dari masing-masing pointcloud tersebut

memiliki identitas koordonat X,Y, dan Z, diukur dari titik berdiri alat 3D laser scanner.

2.   3D Non Kontak Passive Scanner

3D non kontak scanner lebih murah dan mudah untuk digunkan dibandingkan scanner

aktif. Dalam sistem photometric dan silhouette, gambar diambil dari sudut yang berbeda

dengan mengitari objek yang diambil. Image tersebut kemudian diletakan semua pada

sebuah komputer. Pada sistem stereoscopic digunakan 2 video kamera. Setiap video

kamera tersebut diletakan pada posisi yang berbeda dan hasil akhirnya dikombinasikan

menjadi sebuah film 3D.

3.   3D Kontak Scanner

3D kontak scanner bekerja dengan mesin pengukur koordinat. Hasilnya diperiksa dan

ditransfer kedalam bentuk objek fisk ke komputer. Menggunakan 3 akis (X,Y, Z) yang

memeriksa sebuah objek dan mencatat jarak yang memiliki. Jarak koordinat tersebut

dicatat pada sebuah program komputer dan dikonversikan kedalam sebuah image.

Mesin pemeriksa tersebut dapat saja berupa cahaya atau sinar laser, namun scanner

kontak tersebut selalu berupa mesin mekanikal.