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 -
Top Related