Pola aliran permukaan berbasis pengolahan citra pada model fisik hidraulik Dam Sei Tembesi

PRABOWO, Irawan Eko, Dr. Ir. Thomas Sri Widodo, DEA

2008 | Tesis | S2 Magister Teknik Instrumentasi

Pengukuran medan kecepatan permukaan pada model hidraulik fisik merupakan suatu hal penting dalam bidang hidraulika. Sampai saat ini metode yang umum dipakai dalam menentukan pola medan masih terbatas pada pengukuran kecepatan pada satu titik. Penelitian ini dilakukan untuk mengembangkan suatu metode dan piranti lunak pengukuran medan kecepatan permukaan aliran pada model hidraulik fisik Dam Sei Tembesi menggunakan teknologi pengolahan citra berdasarkan metode penjejakan partikel. Piranti yang dikembangkan terdiri dari empat bagian yaitu : komponen objek yang diamati berupa bola-bola berwarna, web camera, unit pencahyaan, dan piranti lunak yang dioperasikan pada komputer pribadi. Proses pengolahan citra meliputi proses pengurangan, pengambangan, penggabungan, morfologi , penentuan titik berat, dan proses perhitungan kecepatan. Keluaran piranti lunak yang dikembangkan yaitu visualisasi pola pergerakan air pada Dam Sei Tembesi berupa gambar alur pergerakan bola-bola serta vektor kecepatan di sepanjang alur bola. Hasil penelitian menunjukkan bahwa data yang dihasilkan dapat memberikan informasi mengenai besar vektor kecepatan di titik-titik sepanjang alur bola. Luas bidang tangkapan kamera adalah 2800x2100 mm2 yang direpresentasikan dengan gambar berukuran 640x480 piksel. Perhitungan kecepatan aliran permukaan menggunakan faktor konversi konstan sebesar 4,375 mm/piksel menunjukkan kesesuaian dengan perhitungan kecepatan aliran permukaan menggunakan faktor konversi variabel yang diindikasikan dengan nilai RMSE kedua perhitungan sebesar 0,325 mm/piksel dan rata-rata error sebesar 0,681%. Dengan demikian faktro distorsi lensa kamera dapat diabaikan. Lebih jauh alat yang dikembangkan dalam penelitian ini dapat mengungkapkan lokasi, besaran , dan arah vektor kecepatan permukaan pada suatu medan aliran permukaan yang direpresentasikan dengan menggambarkan anak panah yang panjangnya sebanding dengan besar kecepatan pada bidang pantau. Alat ini juga dapat digolongkan sebagai pengukuran kecepatan aliran berdasarkan penjejak partikel.

Surface velocity field measurement is one of important aspect in hydraulic study. Presently, the common method for measure surface velocity field measurement is limited to one point of measurement. This research is done to develop the method and tool that can be used to measure velocity field in Sei Tembesi physical hydraulic model based image processing and particle tracking velocity method. This system consists of four main parts , they are : object, in this case we use the many different colored balls , web cam camera, lightning part, and the software that have been developed since this research began. Image processing consist of several processes i.e. subtraction , threshold, ,adding , morphology, mass center calculation, and velocity calculation. The output of this software is vector velocity field. The result indicates the data that has been measured can be presented the vector velocity on as long as the ball path. Capture area is 2800 x 2100 mm2 are presented with 640x480 pixels bitmap image. Calibration give result variable conversion factor that change depend on location of object , it accommodate the distortion lens effect. Surface velocity measurement use the variable conversion factor and use the constant conversion factor indicate that Root Means Square Error (RMSE) was 0,325 mm/pixel and rate of error was 0,681 %, therefore it relevant between using variable conversion factor and using constant conversion factor since RMSE was lower than 5%. It also indicated that lens distortion can be disregarded. This system that have been developed can express location, value, and direction of surface vector velocity in open channel flow that presented by arrows picture which have length is proportional with the velocity value . This device can be classified as Particle Tracking Velocimetry (PTV).

Kata Kunci : pengukuran vektor kecepatan , pengolahan citra, aliran terbuka , kecepatan permukaan, penjejak partikel, vector velocity measurement , image processing, open channel, surface velocity, particle tracking