jurnal ilmiah maksitek issn: 2548-429x

Jurnal Ilmiah Maksitek

ISSN: 2548-429X Vol. 4, No. 2,

Juni 2019

RANCANG BANGUN CNC MACHINE PENGENALAN DAN PENGGAMBARAN POLA BERBASIS MIKROKONTROLER

SOFYAN

. DOSEN STMIK ITMI MEDAN

E-mail: [email protected]

ABSTRACT

CNC machines are machines that are controlled by computers using numerical languages (command data with numeric codes, letters and symbols) according to ISO standards. This CNC machine uses software such as Arduino, Processing, Camotic, and Inkscape. CNC machines are very helpful in making pattern depictions and pattern recognition. As for some of the hardware, they are Arduino Uno, Motor Shield, Stepping Motor, and mechanics. The design process must be done properly, starting from the selection of materials for mechanics, machine design, software installation, synchronization to testing, so that the machine can work in accordance with the program that has been made and produce the desired product. In general, the construction of a CNC machine and its working system are synchronization between a computer and its mechanics. CNC machines are built to answer the challenges in the modern manufacturing world. With a CNC machine, the accuracy of a product can be guaranteed up to 1/100 mm more accurately. Designed a simple CNC tool that can be used engraving or in other terms to automatically draw a pattern in a particular field. Designs that have been drawn through a personal computer will be converted in the form of G-Code. Before the data is sent to the microcontroller, the data will be converted first into the microcontroller programming language. Furthermore, the microcontroller will receive digital data input from a personal computer via UART communication. The microcontroller will read the data that has been transferred by the personal computer, the data read is to raise / lower the pen and provide logic to the stepper motor driver. From the data received by the stepper motor driver, the data is used as a driving force for both stepper motors, and patterns are formed in the plane according to the design.

Keywords : CNC, ISO, Processing, Camotic, Inkscape, Arduino Uno, Motor Shield, Stepping Motor

PENDAHULUAN Mesin CNC (Computer Numerically Controlled) merupakan mesin yang dikontrol oleh komputer dengan menggunakan bahasa numerik (data perintah dengan kode angka, huruf dan simbol) sesuai standar ISO. Sistem kerja teknologi CNC lebih sinkron antara komputer dan mekanik bila dibandingkan dengan mesin perkakas yang sejenisnya, maka mesin perkakas CNC lebih teliti, lebih tepat, dan lebih fleksibel. Sistem pengoperasian CNC menggunakan program yang dikontrol langsung oleh komputer. Secara umum konstruksi mesin CNC dan sistem kerjanya adalah sinkronisasi antara komputer dan mekaniknya. Dalam hal ini, mesin perkakas biasa ditambahkan dengan motor yang akan menggerakan pengontrol mengikuti titik-titik yang dimasukan kedalam sistem oleh perekam kertas. Mesin perpaduan antara servomotor dan mekanis ini segera digantikan dengan sistem analog dan kemudian komputer digital, menciptakan mesin perkakas modern yang disebut mesin CNC yang kemudian hari telah merevolusi proses desain. Saat ini mesin CNC mempunyai hubungan yang sangat erat dengan program CAD(Computer Aided Design). Mesin-mesin CNC dibangun untuk menjawab tantangan di dunia manufaktur modern. Dengan mesin CNC, ketelitian suatu produk dapat dijamin hingga 1/100 mm lebih akurat. Pada tugas akhir ini, penulis merancang suatu alat CNC sederhana yang dapat digunakan engraving atau dengan istilah lain untuk menggambar suatu pola pada bidang tertentu secara otomatis.

Perumusan Masalah

1. Bagaimana cara merancang mini CNC secara sederhana? 2. Bagaimana cara sinkronisasi pengendalian di kedua motor stepper? 3. Bagaimana cara menggerakkan pada papan dengan pergerakan pada sumbu Y dan sumbu X?

mailto:[email protected]


ISSN: 2548-429X Vol. 4, No. 2,

Juni 2019

4. Bagaimana mengukur parameter parameter ketelitian dari alat yang dibuat? 5. Bagaimana agar dapat mengenal dan menggambar pola jalur PCB menggunakan mini CNC Machine

berbasis mikrokontroller ?

Tujuan Penelitian

1. Mampu merancang sebuah Mini CNC Drawing Machine.

2. Mampu mengenal dan menggambar pola PCB Manfaat Penelitian

1. Menambah pengetahuan bagi penulis pribadi bagaimana merancang sebuah mesin CNC sederhana untuk menggambar pola.

2. Memberikan sumbangan pemikiran mengenai mesin CNC yang berfungsi untuk meningkatkan pengetahuan kepada mahasiswa dan teman-teman kampus.

3. Memudahkan para pekerja elektronik untuk membantu menggambar jalur pada PCB tanpa perlu menyablonnya.

METODE PENELITIAN Untuk melakukan penelitian ini ada beberapa metodologi yang akan dilakukan, diantaranya: 1. Studi literature merupakan penelusuran literatur yang bersumber dari buku, media, pakar ataupun dari hasil

penelitian orang lain yang bertujuan untuk menyusun dasar teori yang penulis gunakan dalam pembuatan mini CNC Drawing Machine.

2. Perancangan dan implementasi sistem membuat perancangan alat sesuai dengan parameter parameter yang diinginkan dan merealisasikannya.

3. Analisa sistem menganalisis semua permasalahan yang ada berdasarkan sumber-sumber dan pengamatan terhadap permasalahan yang ada.

4. Konsultasi dilakukan secara berkala kepada dosen pembimbing dan pihak-pihak yang mengerti tentang mekanika dan elektronika.

5. Pengambilan kesimpulan Bahan dan Alat

Penulis menggunakan beberapa perangkat keras antara lain laptop dan perangkat lain sebagai berikut: 1. Perangkat Keras ( Hardware )

a. Arduino Uno b. Servo S90 c. 2 buah dinamo motor d. 2 buah driver motor dan beberapa perangkat lainnya.

2. Perangkat Lunak (Software) a. Arduino b. Processing c. G-Code d. Inkscape

Alat Pendukung Peralatan pendukung utama yang digunakan penelitian ini diantaranya:

a. Bor Tangan Alat ini berfungsi untuk membuat lubang pada akrilik yang akan di rangkai menjadi rangka mesin CNC.


ISSN: 2548-429X Vol. 4, No. 2,

Juni 2019 Gambar 1. Bor Tangan

b. Penggaris Siku Penggaris siku merupakan alat bantu yang sangat penting dalam pekerjaan menggambar dan menandai pada bahan plat siku yang akan dipotong agar hasilnya tidak miring dan membentuk sudut yang benar.

Gambar 2. Penggaris Siku

c. Tang Potong Tang potong berfungsi untuk memotong akrilik dan kabel.

Gambar 3. Tang Potong


ISSN: 2548-429X Vol. 4, No. 2,

Juni 2019

d. Glue Gun

Glue gun merupakan alat bantu yang berfungsi untuk merekatkan dinamo pada rangka mesin CNC.

Gambar 4. Glue gun

e. Solder Solder juga termasuk alat bantu untuk melubangi kayu sebagai rangka mesin CNC.

Gambar 5. Solder

f. Laptop Laptop merupakan alat yang memiliki fungsi sama dengan komputer destop (desktop computers) pada umumnya. Komponen yang terdapat di dalamnya sama persis dengan komponen pada destop, hanya saja ukurannya diperkecil, dijadikanlebih ringan, lebih tidak panas, dan lebih hemat daya. Dalam penelitian ini laptop dipakai sebagai media penerima hasil video dari kamera inframerah, yang kemudian akan diolah kembali melalui program matlab yang terdapat di dalam laptop.


ISSN: 2548-429X Vol. 4, No. 2,

Juni 2019 Berikut spesifikasi laptop yang digunakan:

Tabel Spesifikasi Laptop yang digunakan

Merk Acer Aspire 4743

Processor Intel Core i3-M380

Operating System Windows 8 Pro

Memory 4GB DDR3

Display 14.1 Inch Wide LED HD

(1366x768) Truelife

Video Card Integrated Intel (R) HD Graphics

Hard Drive 320GB SATA

g. Aplikasi Pengelola Image

Aplikasi pengelola image yang digunakan pada eksperimen ini adalah Inkscape. Inkscape merupakan sebuah perangkat lunak editor gambar vektor yang bersifat perangkat lunak bebas (open source) dibawah lisensi GNU GPL. Tujuan utama dari inkscape adalah menjadi perangkat grafik mutakhir yang memenuhi standar XML, SVG, dan CSS. Inkscape bersifat cross-platform dan dapat dijalankan pada MAC OS X (biasanya di bawah aplikasi X11, walaupun toolkit GTK+ yang digunakan dapat dikompilasikan untuk beroperasi secara langsung di bawah Quartz), sistem operasi berbasis Unix dan Microsoft Windows.

h. Akrilik Akrilik adalah Bahan penelitian ini menggunakan Akrilik dengan ukuran ketebalan 0,8 mm.

Proses Pembuatan Produk

Pembuatan gambar/desain produk pada

Inkscape

Pengaplikasian dari Inkscape ke G-Code

Pemasangan bahan pada

mesin CNC

Proses

Produk Jadi


ISSN: 2548-429X Vol. 4, No. 2,

Juni 2019 Prosedur Pembuatan Produk

Berikut adalah langkah-langkah pembuatan produk dengan mesin CNC : a) Memasang kertas pada meja/bet mesin CNC. b) Penyetelan mesin CNC dan setting program pada komputer/laptop. c) Mengaplikasikan gambar dari inkscape ke aplikasi G-Code dan dimasukkan ke program

Processing yang bertujuan untuk membaca G-Code yang diaplikasikan ke mesin CNC Drawing. d) Melakukan proses Drawing di mesin CNC Drawing. e) Mendapatkan hasil gambar dari proses Drawing.

Perancangan Mesin

1. Siapkan akrilik yang akan dijadikan wadah semua komponen.

Gambar 6. Akrilik

2. Lubangi akrilik untuk kayu penyangga, lalu mur kayu tersebut dari bawah agar bisa berdiri tegak seperti gambar dibawah dan dalam skripsi ini kayu yang saya gunakan adalah kayu plat kecil dengan ukuran tinggi ± 10cm dan lebar 1cm.

Gambar 7. Kayu penyangga

3. Setelah tiang berdiri tegak, mur mekanik agar lengket ditiang dan lem motor stepper dibagian samping tiang seperti dibawah ini.

Gambar 8. mekanik


ISSN: 2548-429X Vol. 4, No. 2,

Juni 2019

4. Lubangi kayu kecil dengan solder dan sisipkan paku pada bagian tengah lubang agar tali bisa berputar saat ditarik oleh motor stepper lalu mur bagian bawah kayu pada akrilikseperti gambar dibawah.

Gambar 9. Kayu kecil untuk putaran tali pancing

5. Lem semua komponen pada akrilik seperti gambar dibawah ini

Gambar 10. Semua Komponen yang sudah dilem

6. Pasang tali pancing pada motor stepper untuk menarik mekanik DVD.

7. Pasang kabel motor stepper ke driver motor dan sesuai kan kabel driver motor ke Arduino seperti gambar dibawah

Gambar 11. Skema Pengkabelan


ISSN: 2548-429X Vol. 4, No. 2,

Juni 2019

Gambar 12. Susunan Kabel

8. Setelah semua kabel terpasang jangan lupa untuk memasang kabel motor servo dengan keterangan : Coklat = gnd Merah = 5v Kuning = Data (Saya menggunakan pin 6)

Gambar 13. Susunan Kabel Motor Servo

9. Rakit bagian rumah pen dengan akrilik agar pen bisa bergerak naik turun lalu lem dengan motor servo.

10. Langkah terakhir lem rumah pen pada mekanik DVD seperti gambar dibawah.

Gambar 14. Rumah Pen dan Servo


ISSN: 2548-429X Vol. 4, No. 2,

Juni 2019

11. Setelah selesai maka mesin dapat dioperasikan.

Gambar 15. Hasil Bagian Belakang Mesin

Gambar 16. Hasil Bagian Depan Mesin


ISSN: 2548-429X Vol. 4, No. 2,

Juni 2019 Rancangan Program

1. Sambungkan Arduino ke laptop lalu set port Arduino dengan cara pilih TabTools - lalu pilih Port Arduino seperti gambar dibawah ini :

Gambar 17. Tampilan Arduino Software

2. Tulis coding pada softwareArduino

Gambar 18. Tampilan Coding pada Arduino


ISSN: 2548-429X Vol. 4, No. 2,

Juni 2019

3. Setelah coding di upload, buka softwareprocessing lalu opencoding G-Code yang telah di download dari internet seperti gambar berikut.

Gambar 19. Tampilan Software Processing Gambar 20. Tampilan Coding pada Software Processing

4. Klik pada Processing maka akan muncul tampilan baru seperti gambar berikut.

Gambar 21. Tampilan G-Code Executer


ISSN: 2548-429X Vol. 4, No. 2,

Juni 2019

5. Ketik P : Select Serial Port maka akan muncul tampilan baru seperti pada gambar berikut.

Gambar 22. Tampilan Port Arduino

6. Setelah Port dipilih maka klik OK.

7. Lalu ketik G : Stream a G-Codefile, akan muncul tampilan sebagai berikut.

Gambar23.Tampilan Open Stream a G-Code file

8. Pilih file yang akan dijalankan pada program G-Code, lalu mesin akan bekerja sesuai dengan gambar

yang telah dipilih.


ISSN: 2548-429X Vol. 4, No. 2,

Juni 2019 Kesimpulan 1. Mesin CNC yang diimplementasikan mampu menggambar apapun yang telah diinput ke dalam program

processing. 2. Proses menggambar yang membutuhkan waktu cukup lama dengan hasil yang akurat dan berkualitas. 3. Mesin CNC ini dapat dikembangkan lagi sesuai dengan keinginan penggunannya. 4. Mesin CNC ini dapat menjadi solusi untuk masalah menggambar pada jalur PCB yang saat ini harus disablon

dan membutuhkan waktu dan biaya yang tidak sedikit. 5. Proses pengaplikasian yang cukup mudah, membuat mesin CNC ini dapat digunakan dengan mudah.

Pengguna hanya menginput gambar yang ingin digambar dengan mesin CNC ini lalu diproses dengan software Processing yang ada pada G-Code dan menunggu hasil yang dikerjakan oleh mesin CNC ini.

6. Tidak adanya pengaturan titik koordinat sumbu pada mesin, menyebabkan kinerja mesin kurang maksimal. 7. Proses awal menggambar pada mesin ini hanya mengandalkan kondisi home pada saat mesin mati. Saran 1. Diharapkan peneliti selanjutnya dapat mengembangkan mesin CNC yang memiliki kecepatan menggambar

yang lebih tinggi.. 2. Diharapkan peneliti selanjutnya bisa menerapkan proses menggambar pada dual-layer (jalur timbal balik

pada PCB). 3. Penelitian ini dapat di kembangkan lagi apabila ada kekurangan dengan menambahkan beberapa komponen-

komponen yang dibutuhkan berdasarkan kebutuhan masing-masing. DAFTAR PUSTAKA [1] https://id.wikipedia.org/wiki/CNC (Diakses pada bulan November 2016) [2]http://daniecristianwardhana.blogspot.co.id/ 2013/08/apa-itu-plotter.html (Diakses pada bulan November 2016) [3]http://fatimah9a.blogspot.co.id/2011/11/pen gertian-plotter-plotter-merupakan.html (Diakses pada bulan

November 2016) [4]http://aozon.blogspot.co.id/2014/03/mengen al-arduino-uno-lebih-rinci.html (Diakses pada bulan November

2016) [5]http://www.caratekno.com/2015/07/pengert ian-arduino-uno-mikrokontroler.html (Diakses pada bulan

November 2016) [6]Syahril, Muhammad. 2014. Panduan Mudah Simulasi & Praktek Mikronkontroler Arduino. Yogyakarta: Andi

Publisher. [7]http://aruselektronika.blogspot.co.id/2016/0 9/menggunakan-motor-stepper-denganmodule.html (Diakses

pada bulan November 2016) [8]http://www.partner3d.com/motor-stepperpengertian-cara-kerja-dan-jenis-jenisnya (Diakses pada bulan

November 2016) [9]https://www.sparkfun.com/products/12779 (Diakses pada bulan November 2016) [10]https://id.aliexpress.com/w/wholesale-5- axis-cnc-machine-price.html (Diakses pada bulan Oktober 2017) [11]https://www.youtube.com/watch?v=RFo5 MKSrM-k&t=236s (Diakses pada bulan Maret 2017)

jurnal ilmiah maksitek issn: 2548-429x

Documents