3D Laser Scanner

3d Laser Scaner

Pernahkah Anda bertanya-tanya, bagaimana mengukur dan menggambar ulang sebuah patung dengan bentuknya yang tidak beraturan? Atau mengukur dan menggambar ulang sebuah platform kilang minyak lepas pantai secara terperinci dengan semua kerumitan jalinan pipanya? Atau mengukur sebuah struktur tower dengan ketinggian 200m tanpa harus memanjat? Tentunya alat ukur standar seperti meteran, jangka sorong, micrometer atau bahkan CMM (Coordinate Measuring Machine) sekalipun tentunya tidak mencukupi untuk bisa mengukur obyek dengan kondisi-kondisi seperti di atas.

Namun sekarang sudah ada perangkat yang bisa menjawab semua kesulitan di atas. Namanya 3d Laser Scanner. Sesuai dengan namanya, alat ini berfungsi untuk memindai suatu obyek 3 dimensi (dari jarak jauh tentunya, tanpa harus menyentuh obyek), mengkonversikannya ke dalam bentuk gambar CAD, untuk kemudian diolah lebih lanjut menggunakan software yang khusus dibuat oleh pembuat alat Laser Scanner tersebut. Seiring dengan perkembangan alat tersebut, software untuk mengolah data mentah dari alat tersebut pun ikut berkembang, tidak harus menggunakan software khusus bawaan alat, tapi sudah bisa menggunakan software-software CAD lain yang sudah populer, seperti misalnya AutoCAD, Solidworx, CATIA, dan lain-lain, cukup dengan menambahkan tool plugin khsus yang dibuat oleh pembuat Laser Scanner atau pembuat software CAD populer tadi.

Contoh perangkat 3D Laser Scanner yang banyak digunakan

Data mentah yang dihasilkan oleh 3d Laser Scanner berupa kumpulan titik-titik yang disebut dengan pointcloud. Pointcloud ini mewakili bentuk surface dari sebuah obyek dengan kerapatan antara titik yang kita atur sesuai dengan kebutuhan. Setiap titik dari masing-masing pointcloud tersebut memiliki identitas koordinat X,Y dan Z, diukur dari titik berdiri alat 3D Laser Scanner.

Prinsip kerja 3D Laser Scanner memanfaatkan sinar laser yang ditembakkan ke arah obyek, untuk kemudian pantulan sinar laser tersebut ditangkap kembali oleh alat Laser Scanner dan direkam ke dalam perangkat komputer (laptop) yang telah dilengkapi software khusus. Konsep ini mirip dengan prinsip kerja sonar, bedanya sonar menembakkan gelombang suara alih-alih sinar laser. Laser yang ditembakkan tidaklah kontinyu, melainkan titik per titik (maka dari itu hasilnya pun berupa titik – point cloud), namun dengan kecepatan yang cukup tinggi, bervariasi antara ratusan hingga ribuan titik bisa direkam dalam satu detik, tergantung dari jenis dan merk alat 3d Laser Scanner yang digunakan.

Untuk aplikasi apa sajakah alat ini?

Pada perkembangannya, alat ini telah terbukti dapat diaplikasikan pada banyak bidang;

1. Oil & Gas. Pengukuran instalasi pengeboran minyak banyak dilakukan dengan bantuan 3d Laser Scanner. Tidak sedikit penanggungjawab platform yang tidak memiliki gambar terkini dari kilang tersebut. Sementara untuk keperluan development atau modifikasi mereka perlu gambar terkini, dan tidak mungkin mengukur instalasi pipa tersebut secara  manual, akan sangat menyita waktu. 3d Laser Scanning dapat menjadi pilihan untuk pekerjaan ini (maaf, promosi.. :)).

Gambar di atas adalah foto dari salah satu pabrik pengeboran minyak yang berlokasi di Indonesia (ada yang kenal?).

Gambar di atas adalah gambar kumpulan titik (pointcloud) hasil dari pemindaian 3d  Laser scanner. Titik-titik tersebut masing-masing memiliki koordinat (X, Y dan Z), sehingga dapat diolah lebih lanjut.

Gambar di atas adalah gambar CAD hasil pemodelan dengan menggunakan software Cyclone, yaitu software bawaan dari alat. Gambar ini bisa di export ke berbagai format gambar CAD, agar mudah di akses oleh program CAD lain.

2. Arsitektural. Alat ini sangat cocok untuk memindai bangunan arsitektural termasuk heritage.

Foto di atas adalah foto salah satu rumah di daerah Batununggal Bandung. Kepada pemilik rumah, mohon maaf saya gambar ulang rumahnya tanpa izin.. 🙂

Gambar di atas adalah pointcloud hasil pemindaian. Area-area yang hitam seperti bayangan yang nampak di antara pointcloud adalah area scan yang terhalang obyek, karena Laser Scanner tidak dapat mencapai dan memindai obyek yang terhalang. Obyek yang bisa mem-blok tembakan laser tidak hanya benda padat, tapi juga benda-benda seperti asap tebal, kabut tebal, tetesan air hujan, itu semua akan menghalangi obyek yang ada dibelakangnya.

Gambar ini adalah hasil pemodelan (3d solid) menggunakan software AutoCAD dengan pointcloud tadi sebagai acuan gambar.

Ini adalah image hasil render gambar AutoCAD tadi menggunakan software Naviswork (kapan punya rumah seperti ini..).

3. Sipil. Pemindaian jembatan atau jalan layang akan sangat terbantu dengan penggunaan alat ini. Akurasi hasil pengukuran untuk keperluan ini akan dapat diakomodasi oleh alat dengan baik.

Ini jembatan di luar negri (bukan saya yang membuat gambarnya :)). Pada gambar ini terlihat jelas tahapan proses dari penggunaan 3d Laser Scanner.Gambar paling kiri menunjukkan foto dari jembatan, sementara gambar sebelah kanannya menunjukkan gambar pointcloud, gambar ketiga dan ke empat merupakan final output yang berupa gambar CAD 2D dan 3D.

4. Bentuk-bentuk tidak beraturan / irregular shape. Contohnya patung / statue, 3d Laser Scanner dapat merekam bentuk geometri dari patung tesebut secara 3 dimensi. Fungsi gambar CAD untuk benda seperti ini adalah untuk keperluan replikasi, misalnya replikasi obyek-obyek langka dan kritis, misalnya fosil tulang binatang langka. Dengan alat ini, bentuk geometri fosil dapat dipindai dengan akurat dan di rekam dalam software CAD untuk keperluan dokumentasi, analisa (berdasarkan bentuk dan ukuran), dan replikasi itu tadi. Dengan bahan berupa model CAD, tentu tidak ada kesulitan jika kita hendak membuat replikasi berskala, hanya perlu mengubah skala pada gambar CAD-nya saja :).

Ini adalah foto tulang fosil salah satu dinosaurus yang menjadi pemeran utama dalam film Jurrasic Park (sepertinya tidak asing nih, di mana ya?)

Inilah pointcloud hasil pemindaiannya

Pemodelan 3d CAD menggunakan software Geomagic. Format geometrinya berupa mesh. Bisa di konvert ke berbagai format gambar agar bisa diakses di banyak software lain.

5. Penghitungan volume stock pile. Contohnya penghitungan volume untuk tumpukan pasir. Dengan 3d Laser Scanner, pekerjaan ini akan dapat dilakukan dengan sangat cepat dan akurat.

Mengambil contoh tumpukan pasir di salah satu pabrik semen di Indonesia.  Dengan skala yang lebih besar, tidak ada bedanya dengan perbukitan tambang

Dibutuhkan 3-4  titik berdiri alat untuk bisa memindai keseluruhan bentuk dari stock pile ini. Dengan waktu pindai sekitar 30 menit per titik, maka dibutuhkan waktu sekitar 2 jam untuk memindai area sebesar 30X60 m ini.

Dengan software Cyclone, pointcloud di konvert ke dalam bentuk mesh, hingga secara visual dapat mewakili bentuk stock pile yang sebenarnya dengan cukup baik.  Dari bentuk mesh inilah kita sudah bisa menghitung besaran volume dari tumpakan pasir ini. Penghitungan volume ini bisa juga dilakukan menggunakan software AutoCAD Land Desktop, dengan data pointcloud atau mesh tadi.

6. Otomotif. Di luar dugaan, permintaan penggunaan 3D Laser Scanner untuk industri otomotif ternyata cukup tinggi. Terutama untuk mengukur dan memodel ulang obyek produksi lama yang sudah tidak terlacak lagi gambar aslinya

Foto dari salah satu Tank yang dimiliki negara kita. Jenis dan lokasi dirahasiakan :):)

Pointcloud hasil pemindaian. Diakses menggunakan software Solidworks.

3D model solid menggunakan software SolidWorks. Solidworks bisa mengakses pointcloud dengan mengaktifkan menu Scan to 3D.

7. Dan Lain-lain

Masih sangat banyak aplikasi dari penggunaan 3d Laser Scanner, dan seiring dengan perkembangan teknologinya, dipastikan aplikasi penggunaannya akan semakin beragam.

Berapa jauh jangkauan pindai alat ini?

Jangkauan maksimum dari 3d Laser Scanner bervariasi mulai dari radius 200m hingga radius 6km, tergantung jenis dan merk alat.

Berapa akurasi yang bisa dihasilkan oleh 3d Laser Scanning?

Bervariasi antara 3mm hingga puluhan/ratusan mikron, juga tergantung merk dan jenisnya (dan tentunya juga harganya :)).

Bagaimana design dalam alat tersebut hingga menghasilkan laser yang pantulannya bisa direkam?

Untuk pertanyaan ini saya tidak tahu jawabannya 🙂 maaf… Saya hanya tahu menggunakan alatnya saja, tidak pernah bongkar isinya dan memperdalam teori lasernya…

Adakah alat ini di Indonesia?

Ada. Sudah ada beberapa perusahaan di Indonesia yang memiliki alat ini, di antaranya PT Geoindo Girijaya Bandung (tapi perusahaan ini hanya menjual jasa 3d Laser Scanner untuk perusahaan yang cukup besar, tidak melayani perorangan). Kemudian alat ini juga (katanya) di miliki POLMAN Bandung, maaf kalau salah. Dan mungkin juga ada perusahaan-perusahaan lain yang memilikinya, tinggal cari di Google :). Pihak perorangan saya kira sampai sekarang masih belum ada yang memilikinya karena harganya yang masih sangat mahal :).