Mikroskop pengukur dimensi berbasis gambar untuk komponen otomotif dan elektronik di Thailand

Latar belakang permasalahan

Mikroskop pengukur benda kerja ini dirancang untuk mengukur dimensi benda kerja berukuran kecil di beberapa titik dari gambar, dan agar model benda kerja dapat diatur sendiri oleh pengguna di lapangan. Kebutuhan ini berasal dari pabrik komponen otomotif dan komponen elektronik yang harus mengukur dimensi benda kerja berukuran kecil di beberapa titik sebelum dikirim ke pelanggan. Sebagian besar alat ukur berbasis gambar di pasar adalah mesin impor, berharga tinggi, dan memerlukan pengaturan bertahap sehingga pengguna harus memiliki pengetahuan pemrosesan gambar (Image Processing).

Pada tahun 2017, kami dikontrak untuk merancang dan mengembangkan 1 set mesin prototipe mikroskop pengukur benda kerja bagi Thai-German Institute, di bawah proyek pengembangan produk teknologi untuk substitusi impor dari Kementerian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi. Proyek ini bertujuan mengurangi impor mesin dan mentransfer teknologi perancangan mesin inspeksi berbasis gambar kepada perusahaan Thailand, dengan perusahaan Thailand yang turut serta dalam proyek sebagai pengguna mesin.

Persyaratan dan batasan

Mesin prototipe harus mengukur dimensi benda kerja di beberapa titik dari gambar, dan harus dapat diatur sendiri oleh pengguna yang tidak memiliki pengetahuan pemrosesan gambar. Persyaratan dan batasan utama sesuai cakupan proyek adalah sebagai berikut.

• Mengembangkan 1 set mesin prototipe yang lengkap dengan kamera, lensa, set lampu, komputer, dan perangkat lunak pemrosesan gambar
• Mengukur beberapa posisi dari gambar yang sama, lalu membandingkannya dengan nilai standar model benda kerja
• Pengguna dapat menambah atau menghapus sendiri model benda kerja, dan menentukan titik ukur dari desain CAD atau menentukannya sendiri di mesin
• Benda kerja yang diletakkan miring harus dapat diukur, dengan menggunakan desain CAD atau benda kerja prototipe (Master) sebagai posisi acuan
• Sesuai ketentuan proyek, lembaga pemberi kerja memperoleh hak atas pengetahuan, dokumen, dan desain mesin, dan laporan akhir harus mencakup desain mekanis, desain sistem kelistrikan, dan kode sumber

Bagaimana mesin prototipe dirancang untuk mengukur dimensi benda kerja dari gambar

Mesin prototipe dirancang untuk mengukur dimensi dari foto benda kerja. Lampu dari belakang membantu memperjelas tepi benda kerja, dan lensa telesentris (Telecentric Lens) membantu agar ukuran benda kerja dalam gambar tidak berubah mengikuti jarak. Selanjutnya, komputer tertanam (Embedded System) dirancang untuk menemukan posisi benda kerja, mengukur beberapa titik, dan membandingkannya dengan nilai standar model tersebut.

Kami memilih pendekatan ini karena kebutuhannya mencakup nilai ukur yang dapat diandalkan sekaligus pengaturan yang mudah. Pencahayaan dan lensa membuat gambar tepi benda kerja stabil sebelum masuk ke perangkat lunak, sedangkan penentuan titik ukur dari desain CAD atau di mesin dirancang agar pengguna dapat mengatur model benda kerja baru tanpa harus menulis sendiri langkah pemrosesan gambar. Langkah-langkah di bawah ini adalah cara kerja yang dirancang pada mesin prototipe.

1. 1

   Mengatur model benda kerja

   Pengguna menambahkan model benda kerja, menentukan titik ukur dari desain CAD atau menentukannya sendiri di mesin, beserta nilai standar setiap titik

2. 2

   Menyalakan lampu dan mengambil gambar

   Set lampu dari belakang dan lampu cincin sudut rendah (Back Light + Ring Light) yang kecerahannya dapat diatur membuat tepi benda kerja terlihat jelas. Kamera digital mengambil gambar melalui lensa telesentris

3. 3

   Menemukan dan mengukur benda kerja

   Komputer tertanam memproses gambar untuk menemukan posisi dan orientasi benda kerja, lalu mengukur jarak (lebar, tinggi), sudut, lingkaran, radius, luas, dan keliling

4. 4

   Menampilkan hasil dan menerbitkan laporan

   Sistem membandingkan nilai terukur dengan nilai standar, menampilkan hasil lolos atau tidak lolos (OK/NG), dan menerbitkan laporan hasil pengukuran (Measurement Report), laporan ringkasan (Summary Report), laporan CPI, dan catatan penggunaan oleh pengguna (User Log Report)

Komponen sistem

Cakupan pekerjaan sesuai proyek adalah 1 set mesin prototipe dan 3 laporan. Daftar di bawah ini adalah komponen yang ditetapkan oleh cakupan proyek dan desain mesin.

• Mesin prototipe: kamera digital, lensa telesentris, set lampu Back Light + Ring Light yang kecerahannya dapat diatur, dan komputer tertanam
• Perangkat lunak pengukuran: menemukan benda kerja dalam gambar, mengukur dimensi dalam berbagai bentuk, mengelola model benda kerja, serta menggunakan desain CAD atau Master sebagai posisi acuan
• Laporan dari mesin: hasil lolos/tidak lolos, laporan hasil pengukuran, laporan ringkasan, laporan CPI, dan catatan penggunaan oleh pengguna
• Laporan proyek: laporan rencana kerja, laporan kemajuan, dan laporan akhir yang mencakup desain mekanis, desain sistem kelistrikan, dan kode sumber

Dokumen dan hasil yang dapat dikonfirmasi

Yang dapat dikonfirmasi adalah fungsi yang dirancang dalam laporan rencana pelaksanaan (Inception Report) dan laporan akhir (Final Report) yang kami susun untuk proyek. Nilai resolusi dan akurasi mesin tidak memiliki angka yang dapat dipublikasikan, sehingga kami tidak mencantumkan nilai-nilai tersebut dalam studi kasus ini.

Sesuai ketentuan proyek, mesin prototipe akan menjadi milik perusahaan Thailand yang turut serta dalam proyek sebagai pengguna, sedangkan pengetahuan, dokumen, dan desain mesin menjadi hak lembaga pemberi kerja.

Pelajaran yang kita dapatkan

Pekerjaan ini memberikan prinsip berikut untuk pengukuran dimensi benda kerja berbasis gambar.

• Pengukuran berbasis gambar dimulai dari pencahayaan dan lensa, sebelum perangkat lunak. Karena itu, mesin prototipe dirancang menggunakan lampu dari belakang agar tepi benda kerja terlihat jelas, dan lensa telesentris agar ukuran dalam gambar tidak berubah mengikuti jarak. Tujuannya adalah agar perangkat lunak mengukur dari gambar yang stabil.
• Alat ukur untuk lapangan harus memungkinkan model benda kerja diatur tanpa perlu memahami pemrosesan gambar. Penentuan titik ukur dari desain CAD dan penggunaan CAD atau benda kerja Master sebagai posisi acuan dirancang agar bagian kualitas dapat melakukan pengaturan sendiri.
• Target desain belum merupakan hasil pengukuran nyata. Nilai resolusi dan akurasi alat ukur harus berasal dari pengujian dengan benda kerja nyata dan didukung dokumen yang mengonfirmasi hasilnya, sebelum digunakan untuk menilai benda kerja.

Bagaimana menerapkan pendekatan ini pada pengukuran benda kerja Anda

Jika Anda harus mengukur dimensi benda kerja berukuran kecil di beberapa titik sebelum dikirim ke pelanggan, Anda dapat menggunakan struktur mesin prototipe ini sebagai titik awal perancangan, yaitu kamera dengan lensa telesentris, set lampu, perangkat lunak yang menentukan titik ukur dari desain CAD, dan laporan lolos/tidak lolos. Bagian yang perlu disesuaikan adalah kamera, lensa, dan set lampu, agar sesuai dengan ukuran, permukaan, dan batas toleransi (Tolerance) benda kerja Anda.