Disable Preloader

Berita

01 September 2020

Memprofilkan Objek 3D Secara Akurat dengan Sistem Perentang Optik Berbasis Modulasi Frekuensi Gelombang Kontinu Menggunakan Laser Pemancar Permukaan Rongga Vertikal

Serpong, Humas LIPI. Rini Khamimatul Ula, Ph.D., peneliti Pusat Penelitian Fisika – Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (P2 Fisika – LIPI), pada Selasa (1/9) memapaparkan penelitiannya yang berjudul “Accurate 3D object profiling by frequency-modulation continuous-waves optical ranging system using a vertical-cavity surface-emitting laser” (Memprofilkan objek 3D secara akurat dengan sistem perentang optik berbasis modulasi frekuensi gelombang kontinu menggunakan laser pemancar permukaan rongga vertikal).

Acara kolokium tersebut diselenggarakan oleh P2 Fisika yang diikuti oleh peneliti, praktisi, dan akademisi melalui media aplikasi Zoom dan siaran langsung melalui laman Facebook Fisika LIPI. Dan dimoderatori oleh Ahmad Ridwan Tresna Nugraha, Ph.D. peneliti P2 Fisika LIPI.

Rini Khamimatul Ula mempresentasikan hasil penelitiannya ketika menyelesaikan program doktoral di Kanazawa University. Topik presentasi yang disajikan adalah membuat profil obyek dalam bentuk 3D dengan akurat menggunakan sistem sensor optik modulasi frekuensi gelombang kontinu atau FMCW (frequency modulation continuous waves) dan menggunakan laser pemancar permukaan rongga vertikal atau VCSEL (vertical cavity surface emitting laser).

Dalam perangkat elektronik dan automotif, ketepatan ukuran dan bentuk komponen yang tepat merupakan aspek penting untuk menentukan kualitas produk. Pemeriksaan bentuk komponen mekanik dan elektronika pada industri automotif dan elektronika masih menggunakan mata manusia dan kamera yang membutuhkan waktu pengukuran yang lama. Industri semacam itu membutuhkan sistem penginderaan yang mampu memeriksa objek, membuat profil objek kecil tanpa kontak dan bahaya, dan menghasilkan profil obyek yang jelas dengan resolusi spasial tinggi dan akurasi perentangan yang tinggi dalam waktu pengukuran yang singkat.

 Oleh karena itu, dibutuhkan sebuah sensor yang mampu menginsfeksi sekaligus mampu menghasilkan profil yang jelas dengan objek yang kecil tanpa menyentuh maupun merusak dari objek yang akan diprofilkan.

Sensor optik menjadi pillihan yang saat ini sangat menjanjikan di bidang sensor. Sensor optik  memiliki banyak kelebihan karena tidak mewajibkan menyentuh objek, memiliki akurasi yang tinggi, memiliki resolusi yang tinggi, tidak terpengaruh oleh gelombang elektromagnetik, dan mampu melakukan pengukuran dalam waktu yang cepat. 

Penelitian ini bertujuan membuat sistem yang mampu membuat profil 3D secara akurat dalam waktu pengukuran yang singkat memiliki tingkat akurasi yang tinggi, spasial resolusi yang tinggi, dan dapat menghasilkan mengsilkan profil objek 3D yang jelas. Reflektometri berbasis modulasi frekuensi gelombang kontinu (FMCW) merupakan salah satu jenis reflektometri yang cocok untuk diterapkan pada sistem yang membutuhkan kombinasi kecepatan tinggi, sensitivitas, dan resolusi tinggi dalam jarak menengah-jauh.

“Kami mengembangkan sistem penginderaan berdasarkan sistem rentang optik FMCW menggunakan laser pemancar permukaan rongga vertikal (VCSEL) untuk menghasilkan profil objek yang jelas dengan resolusi spasial tinggi dan deviasi standar tinggi dalam waktu pengukuran yang singkat,” kata peneliti Rini.

Dari hasil eksperimennya didapatkan bahwa hasil spasial resolusinya adalah sekitar 460 µm dengan standar deviasi  σ= 2,7 µm. Sistem FCMW sudah digunakan untuk pembuatan profil pada benda yang mempunyai reflektan tinggi yaitu koin 100 yen  dan juga refketan rendah adalah dengan objek printed circuit board.

“Kami berhasil membuat profil tiga dimensi dari koin Jepang 100 yen dan sirkuit tercetak. Waktu pengukuran yang singkat dicapai dengan (1) meningkatkan frekuensi pengulangan modulasi arus injeksi dan (2) mengoptimalkan waktu perolehan data, pemindaian cermin Galvano, dan analisis FFT dengan memperhitungkan respons transien dari cermin Galvano. Waktu pengukuran tercepat untuk membuat profil koin dengan data profil yang dihasilkan 201 x 201 poin adalah 22,6 detik. Meningkatkan kualitas profil objek dapat dicapai dengan filter median 3 titik untuk arah-x. Filter median ini efektif untuk menghilangkan kebisingan lonjakan,” urai Rini.

Sistem yang dikembangkan sangat berguna untuk aplikasi industri seperti diagnosis bentuk komponen di industri automotif dan elektronik, serta pembuatan profil benda mekanis dan pemeriksaan dalam proses perakitan sistem mekanis dan elektrik.

“Sistem yang kami kembangkan ini sudah sangat bermanfaat jika diaplikasikan pada industri yang membutuhkan pengamatan-pengamatan pada komponen kecil misalkan untuk proses perakitan listrik (electrical assembly process) atau pun mekanis, serta dimanfaatkan untuk laser cetak 3D (3D printing laser), pesan peneliti Optoelektronika. (har/ ed. adl)