Download - Jurnal CNC

Transcript
Page 1: Jurnal CNC

OPERASI JARAK JAUH CNC MILLING MELALUI

SIMULASI VIRTUAL DAN DESKTOP

INTERFACE JARAK JAUH

(Afzeri, A.G.E Sujtipto, R. Muhida, M. Konneh, and Darmawan)

Abstrak

Tingginya permintaan untuk menggunakan fasilitas produksi secara efektif

dibutuhkan alat yang dapat membagi fasilitas pabrik melalui operasi jarak jauh dari

mesin proses. Penelitian ini memperkenalkan metodologi dari teknologi permesinan

untuk operasi jarak jauh dari jaringan mesin milling. Alat-alat yang terintegrasi dengan

simulasi virtual, protokol desktop jarak jauh, dan pengaturan bebas dari proses milling

jarak jauh dapat dihadirkan. Mengakses dan memonitor operasi mesin dilakukan dengan

remote desktop interface dan simulasi virtual 3 dimensi. Kemampuan dari operasi jarak

jauh didukung oleh pengaturan otomatis dengan teknologi susunan pin yang dipasang di

table dari mesin milling untuk membuat poses mesin jarak jauh. Sistem ini di desain

mengunakan server computer dan terhubung dengan PC berdasar mesin CNC yang

dikontrol secara real-time. Pengguna mengakses server melalui komunikasi internet dan

dapat melakukan semulasi virtual dari aktivitas mesin. Hasil yang diperoleh bahwa

kombinasi antara simulasi virtual secara real-time dengan alat pengaturan jarak jauh

dapat mengoperasikan semua fungsi dari tools mesin begitupun dengan pengaturan-

pengaturan nya.

Kata kunci: Remote Desktop, PC Based CNC, Remote Machining.

I. Pendahuluan

Pengontrolan jarak jauh dan pengaksesan jarak jauh untuk mesin-mesin CNC

terbaru menjadi features yang standar. Jaringan internet dapat melakukan pengaturan

jarak jauh secara real-time dan dapat memonitor dari mesin CNC yang dikontrol jarak

jauh.

1

Page 2: Jurnal CNC

Kelebihan ini dapat digunakan untuk mengontrol dam memonitor mesin dari

mana saja yang mengakibatkan meningkatnya produktivitas, profit dari rendahnya

downtime mesin, pelayanan, dan biaya training. Alat ini digunakan dengan

mengintegrasikan kepada jaringan menggunakan LAN standar, switch hub, dan TCP/IP.

Untuk sistem komersial sekarang, permesinan jarak jauh tampaknya menggunakan dua

konsep pengontrolan sehingga mesin dapat melakukan pekerjaan dengan parameter

berdasarkan mesin tesebut. Pabrik-pabrik, semua interface perangkat keras menjamin

akses secara real-time untuk semua fungsi-fungsi CNC melalui internet sehingga

operator mesin dapat melakukan manipulasi proses.

II. Teori Dasar

Berbagai aktivitas yang menggunakan komunikasi internet untuk sistem

manufaktur sudah dikembangkan dimasa lalu untuk mendukung fasa life-cycle dari

perkembangan produk. Banyak perangakat lunak untuk pengembangan produk, seperti

sistem CAD, sistem CAM, sistem manajemen database, sistem intelligent knowledged-

based, dan juga web-based manufaktur yang terintegrasi. Walaupun banyak sistem web-

based manufaktur yang telah dikembangkan [1], kebanyakan dari sistem ini hanya

diimplementasikan untuk mengaskes perangkat lunak dan data saja [2]-[4].

Makino’s Pro 5 adalah salah satu contoh dari mesin CNC komersial yang

menggunakan real-time akses untuk semua fungsi CNC melalui internet. Permesinan

jarak jauh yang sepenuhnya berbasis perangakat lunak membuat pengguna untuk

menyunting program, mengecek kemajuan, dan troubleshoot dan terlebih lagi dari PC

dengan akses internet. Lampu indicator jarak jauh, yang secara real-time, Memonitor

jarak jauh status lampu indicator dari mesin milling dapat melalui e-mail, SMS, atau

website yang terintegrasi ke sistemnya [4]. Keutamaan dan kegunaan dari komunikasi

internet untuk industri sistem manufaktur dengan secara langsung mengakses fasilitas

yang belum di demonstrasikan. Kelemahan dari holding attachment adalah salah satu

masalah yang harus dipecahkan untuk melakukan pengaturan secara otomatis.

Efektivitas dari sistem manufaktur secara jarak jauh akan logis jika tidak ada pengaturan

secara manual yang dihubungkan ke pabrik. Jurnal ini menghadirkan tiga tools yang

terintegrasi yang dinamakan simulasi proses menggunakan real-time position

2

Page 3: Jurnal CNC

monitoring, desktop jarak jauh untuk mengakses operasi mesin dan pengaturan lampiran

untuk holding otomatis untuk berbagai macam pekerjaan.

III.Sistem Desktop Jarak Jauh

Operasi dan monitor jarak jauh dari sistem dengan mengembangkan aplikasi

client-sever yang di-running di PC yang berbasis pengontrol CNC. Fungsi dari sever

adalah menerima data dari pengguna, merespon pesan dari pennguna untuk melakukan

update dari model virtual yang digunakan. Bergantung kepada tipe operasi yang

diminta oleh pengguna, perintah akan dikirimkan ke pengontrol lampiran melalui PCI

6251 data acquisition.

Remote Desktop Protocol (RDP) adalah protokol dengan banyak saluran yang

membuat pengguna terhubung ke jaringan computer. RDP dapat digunakan untuk

mengambil data presentasi, seri data komunikasi, dan mengizinkan informasi dengan

transmisi data. Berbagai data dari sebuah apliaksi dapat dikirmkan secara real-time ke

berbagai tempat tanpa mengirimkan data yang sama. RDP digunakan untuk

mengoperasikan pengontrol dengan mengakses layer dari panel CNC jarak jauh.

Desktop control menampilkan layar dari panel CNC jarak jauh (melalui internet atau

LAN ) pada layer pengguna. Program ini membuat pengguna dapat menggunakan mouse

dan keyboards untuk mengontrol fungsi dari mesin CNC dari jarak jauh. Ini seperti

mengoperasikan mesin secara langsung di mesin tersebut, tidak melihata jarak antara

pengguna dam mesin nya.

Resolusi dari layer RDP didukung oleh 8, 15, 16, 24, dan 32-bit warna. Pengurangan

kecepatan transfer data dapat dilakukan dengan mengurangi bit warna. Simbol dengan

128-bit menggunakan RC4 simbol algoritma yang disediakan untuk pengaman data

komunikasi menggunakan Transport Layer Security support. Transport Layer Security

support (TLS) dan predecessor-nya, Secure Socket Layer (SSL), adalah cryptographic

protokol yang menyediakan pengaman dan integritas data untuk komunikasi dengan

jaringan TCP/IP.

Pengarahan penyimpanan data adalah fasilitas yang membuat pengguna untuk

menggunakan data lokal di desktop jarak jauh tanpa sesi terminal. Fasilitas transfer data

dibutukan untuk transfer NC program dan part model ke mesin jarak jauh. RDP yang

3

Page 4: Jurnal CNC

juga sebagai server yang dilengkapi grafik interface, dapat dihubungkan ke jaringan,

digunakan untuk menyimpan program bergerak, dan menjalankan program utama NC

dan aplikasi lainnya seperti database perangkat lunak, menyebarkan program atau

aplikasi statistic kontrol proses.

IV. Set Up Free Pin Type Fixture

Pengaturan otomatis dari mesin milling CNC yang dilengkapi dengan

pengaturan lampiran spesial yang telah dikembangkan adalah alat untuk proses

permesinan jarak jauh. Di desain dengan lampiran spesial dengan pengaturan bebas

metodologi permesinan yang telah dikembangkan untuk menahan workpiece untuk

dibuat secara komplit dalam satu proses tanpa melakukan pengaturan ulang.

Pin-type reconfigurable fixture seperti ditunjukkan di gambar.1 adalah lampiran

pada sub clamp untuk clamping permukaan yang tidak biasa. Sebuah pin type fixture

terdiri dari badan utama atau basis yang berisi pengatur 2 dimensi dari orthogonal ke

jalur utama atau pins. Setiap pins menonjol kebawah dengan bebas, dan begitupun

semua balikan dari pins menyesuaikan diri ke bentuk dari benda kerja yang tetap selama

proses manufaktur.

Gambar.1 Virtual Model of Pin Type Reconfigurable Setup Free Attachment

4

Page 5: Jurnal CNC

Pemodelan elemen secara terbatas digunakan untuk mengevaluasi kemampuan

clamp agar dapat melakukan proses clamping secara otomatis. Penentuan dari

pengaturan pins dilakukan dengan memilih pins yang digunakan dengan menganalisis

kontaknya. Berbagai macam analisis kontak untuk benda kerja menggunakan elemen

terbatas dapat ditemukan dari beberapa literatur [6]-[8]. Hasil dari analisis ini telah

dikembangkan untuk pengaturan lampiran untuk menetukan konfigurasi yang optimum,

optimasi hibrida, Algoritma Genetik, dan Particle Swarm Optimization (PSO) di

gunakan untuk menetukan konfigurasi clamping terbaik [10].

V. Arsitektur Sistem

PC yang berbasis pengontrol CNC bekerja menggunakan Linux Operating

System yang terhubung ke server yang menggunakan sistem akuisisi data. Server adalah

sistem yang mengontrol data antara pengguna jarak jauh dan mesin dengan windows

seperti di gambar 2. PCI interface card dengan program menggunakan format

perangkat lunak Lab View mentransmisikan data yang diterima dari tools mesin

sebelum mengirimkannya menggunakan sambungan TCP ke pengguna. Server juga

memroses data yang diterima dari pengguna dan menerjemahkannya ke aktif tools dari

elemen mekanik. Komposisi format data termasuk x,y,z atau tool koordinat dan status

pins clamping.

Gambar.2 Server for intermediate communicating between client and NC machine

5

Page 6: Jurnal CNC

Java 3D yang berbasis simulasi virtual digunakan untuk simulasi dari aktivitas mesin

melaui real-time position monitoring. Struktur dari mesin dan pengaturan 3D sampel ditunjukan

dengan layar grafik seperti di gambar 3. Layar grafik adalah pengaturan dari tampilan model

mengacu kepada hubungan mekanik dai alat yang berisi deskripsi lengkap dari sifat-sifat model.

Itu termasuk dengan data geometrik, informasi dari tampilan bahan, hubungan antara table

mesin, tool spindle, dan elemen pins yang diatur oleh grup nodes. Perilaku dari semua elemen

mesin disimulasikan dengan elemen berdasar posisi sinyal yang ditampilkan melalui perubahan

grup nodes pada elemen didalam layar.

Gambar.3 Scene graph structure of CNC Milling with reconfigurable Pin Fixture

Pengguna dapat mengoperasikan mesin seperti mengunggah program NC, clamping the

workpiece, atau eksekusi program NC. Kemampuan mesin dari sebuah bahan dievaluasi dengan

aplikasi Clamping Evaluation yang berada di server. Penggunaan alat di uji di laboratorium

yang memakan waktu 15 detik untuk membuka dan menutup semua pins yang diperintah oleh

pengguna jarak jauh.

Selama memonitor dan menjalankan mesin, pengguna akan memonitor proses berdasar

eksekusi blok program NC dan posisi aktual dari alat pemotong, Simulasi dari eksekusi program

NC dimonitor menggunakan transfer data Desktop jarak jauh selama posisi actual dari alat

pemotong ditunjukan dengan model 3D virtual. Melalui model virtual, pengguna dapat

mengevaluasi posisi actual dari mesin pemotong dari variasi arah tampilan , bergeraka

6

Page 7: Jurnal CNC

mendekat atau menjauh dengan mengubah tampilan tanpa menurunkan resolusi dari konsumsi

bandwidth.

Gambar 5 menunjukan layar monitor yang mensimulasikan mesin jarak jauh dari

tempat pengguna. Wire frame mode (kanan) adalah layar simulasi 3D dari Desktop jarak jauh ,

sementara model 3D (kiri) adalah presentasi posisi sebenarnya. Dalam hal ini Desktop jarak

jauh untuk Linux Operating System telah digunakan untuk simulasikan proses permesinan dari

geometri pisau. Mesin jarak jauh dioperasikan dari computer pengguna untuk menjalankan tool

mesin, sementara layar 3D virtual menampilkan posisi mesin setelah menerima signal posisi

dari tool mesin. Tidak ada jeda antara 2 presentasi. Perbandingan antara kecepatan dari wire

frame simulations ditangkap oleh Desktop jarak jauh dan simulasi 3D virtual dengan waktu

hampir bersamaan.

Gambar.4 Flow Process of Remote CNC

7

Page 8: Jurnal CNC

Gambar.5 Client Screen shot for operating and monitoring a remote machine

VI. Kesimpulan

Simulasi permesinan hybrid jarak jauh sudah dikembangkan dengan sistem

monitoring virtual dan Desktop jarak jauh untuk operasi milling CNC dari jarak jauh.

Respon cepat dari perilaku tool mesin digunakan untuk memonitor dengan

mengirimkan status terkini berdasarkan transmisi real time dari axis mesin.

Implementasi dari tool Desktop jarak jauh untuk akses mudah dari kontrol panel mesin

dari PC yang berbasis CNC kontroler.

Pengembangan kemampuan dari pengaturan teknologi yang terintegrasi dengan

sistem Desktop jarak jauh sesuai untuk pengoperasian CNC milling dari jarak jauh.

jarak jauh.

VII. Ucapan Terima Kasih

Penulis ingin mengucapkan terima ksih kepada IIUM Research Management Center untuk dukungan penelitian ini dengan grand scheme FRGS 2007dan nomor kontak FRGS 0106-2.

VIII. Referensi

[1] Web-based manufacturing systems: a review, Int. journal. prod. res.,2003, vol. 41,

no. 15, 3601–3629.

8

Page 9: Jurnal CNC

[2] QIANG, L., ZHANG, Y. F. and NEE, A. Y. C., 2001, A distributive and

collaborative concurrent product design system through the

WWW/Internet. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 17,

315–322.

[3] KIM, Y., CHOI, Y. and YOO, S. B., 2001, Brokering and 3D collaborative viewing

of mechanical part modelson the Web. International Journal of Computer Integrated

Manufacturing, 14, 28–40. http://www.presshelpkey.com/remotemachining/MMS-

Online-2.pdf

[4] Afzeri, R. Muhida, Darmawan, and A. N. Berahim, 2008, International Journal of

Computer, Information, and Systems Science, and Engineering Vol 2 No.1.

[5] J.H. Yeh, F.W. Liou, 1999, Contact condition modelling for machining fixture setup

processes, Int. J. Mach. Tools Manuf. 39 787–803.

[6] R.O. Mittal, P.H. Cohen, B.J. Gilmore, 199, Dynamic modelling of the fixture–

workpiece system, Robot. Comput.-Integr. Manuf. 8 (4) 204–2171.

[7] Shane P. Siebenaler, Shreyes N. Melkote, Prediction of workpiece deformation in a

fixture system using the finite element method, International Journal of Machine Tools

& Manufacture 4651–58, 2006.

[8] Afzeri, Nukhaie. B, International Journal of Computer Science and Security, volume

(2) issue (3), 34-41, 2008

[9] N. Amaral, J.J. Rencis, Y. Rong, 2004, Development of a finite element analysis

tool for fixture design integrity verification and optimisation, International Journal of

Advanced Manufacturing Technology 21 411– 419.

[10] E.Y.T. Tan, A.S. Kumar, J.Y.H. Fuh, A.Y.C. Nee, 2004, Modeling, analysis and

verification of optimal fixturing design, IEEE Transactions on Automation Science and

Engineering 1 (2) 121–132.

[11] A.S. Kumar, V. Subramaniam, K.C. Seow, 1999, Conceptual design of fixtures

using genetic algorithms, International Journal of Advanced Manufacturing Technology

15, pp 79–84.

[12] Afzeri, A.G. E. Sutjipto, A.K.M. Nurul Amin, Riza Muhida, 2005, Determination

of pin configuration for clamping fixture by means of solid model contact analysis,

9

Page 10: Jurnal CNC

Proceedings of the International Conference on Mechanical Engineering (ICME),

Dhaka, Bangladesh.

Afzeri menyelesaikan Master tahun 1997 dan PhD tahun 2000 di Toyohashi University of Technology, Jepang. Kecintaanya pada penelitiandi bidang product modeling and simulation, remote machining, intelligent pin type fixture. Dia menjadi editor IJSET Jurnal . Sekarang dia menjadi staff pengajar di department of Manufacturing and Material Engineering, International Islamic University Malaysia (IIUM) (mengajar dengan subjek CAD/CAM, Manufacturing Automation and Finite Element Analysis for Manufacturing Application).

10