## 144     JURNAL SISFOTENIKA Vol. 3 No. 2
ROBOT PENYORTIR BENDA BERDASARKAN WARNA MENGGUNAKAN SENSOR WARNA TCS3200
Yudhi Andrian 1
Dosen Program Studi Teknik Informatika, STMIK Potensi Utama Jl. K.L. Yos Sudarso Km 6,5 No. 3A Medan, Telp (061) 6640525
yudhi@potensi-utama.ac.id
Abstract  :  Color  Based  Sortir  Robot  Using  TCS3200  Color  Sensor.  A  robot  arm  that  can  sort objects  based  on  color  has  been  designed.  Color  sensor  that  has  been  used  is  TCS3200  that  can recognize  RGB  color  of  an  object.  Objects  that  will  be  sorted, moved  by  conveyor  to  the  color objects  reading  room.  When  the  infrared  sensor  hit  the  object,  the  conveyor  will  stop,  so  that  the position  of  the  object  is  exact  below  the  color  sensor  then  the  color  sensor  reads  the  object  color. DFRobot Adjustable Infrared Sensor Switch  is  used  to determine  whether  the  objects that have come out of the color reading room was ready to lifted by a robotic arm to be moved into the  place. Robot arm consists of 4  pieces of servo, that each  has  a  different  function.  A  robot arm  consists  of  gripper, elbow,  shoulder,  and  site.  From  the  research  it  can  be  concluded  that  the  TCS3200  sensor  can  read RGB color of objects very well, a very small percentage of errors reading
0.04%, a very high of
sensor accuracy
reaches 99.96%.
Keywords: Color Sensor, Robot Arm, Microcontroller, AVR ATMega8535, TAOS TM
TCS3200D,  DT Sense Color
Abstrak  :  Robot  Penyortir  Benda  berdasarkan  warna  menggunakan  sensor  warna  TCS3200. Telah dirancang robot lengan  yang dapat  menyortir  benda  berdasarkan  warnanya.  Sensor  warna yang digunakan  adalah  TCS3200  yang  dapat  mengenali  warna  RGB  dari  sebuah  benda.  Benda  yang  akan disortir dijalankan oleh konveyor menuju ruang baca warna benda. Ketika benda mengenai sensor infra merah  maka  konveyor  akan  berhenti,  sehingga  posisi  benda  berada  tepat  di  bawah  sensor  warna kemudian  dibaca warnanya oleh sensor warna. Switch Sensor DFRobot Adjustable Infrared digunakan untuk  mengetahui  apakah  benda  yang  telah  keluar  dari  ruang  baca  warna  siap  diangkat  oleh  lengan robot untuk dipindahkan ke tempatnya. Lengan robot terdiri dari 4 buah servo, yang  masing   masing memiliki  fungsi  yang  berbeda.  Lengan  robot  terdiri  dari  penjepit,  siku,  bahu,  dan  tapak.  Dari  hasil penelitian  dapat  disimpulkan  bahwa  sensor  TCS3200  dapat  membaca  warna  RGB  dari  benda  dengan sangat  baik,  persentase  kesalahan  pembacaan    sangat  kecil  yaitu  0,04  %,  tingkat  ketelitian  sensor sangat tinggi mencapai 99,96 %.
Kata Kunci : Sensor Warna, Robot Lengan, Mikrokontroler, AVR ATMega8535, TAOS TM TCS3200D, DT Sense Color.
Pendahuluan Pada perkembangan teknologi
khususnya  dunia  industri  semakin  pesat sekarang  ini  menuntut  adanya  perkembangan dalam  hal  peningkatan  efisiensi  produksi. Kebutuhan  manusia  terhadap  peralatan  yang cerdas  dan  dapat  bekerja  secara  otomatis semakin meningkat, sehingga peralatan- peralatan  otomatis  ini  mulai    menggantikan peralatan  manual.  Selain  sistem  kerjanya  yang detail,  kecepatan,  ketepatan,  serta  kuantitas menjadi  suatu  hal  yang  wajib  dipenuhi  dalam proses produksi.
Robot menjadi pilihan yang tepat untuk mambantu  peningkatan  efisiensi  produksi,  dan membantu  bidang-  bidang  lainnya.    M  Seelye, et  al.  (2011)  merancang  robot  otomatis  yang dilengkapi  dengan  sensor  warna  TCS3200 untuk  memonitor  pertumbuhan  tanaman  di laboratorium.  Hasil  percobaan  menunjukkan bahwa  TCS3200  adalah  sensor  warna  murah yang  sangat  berguna,  dengan  kalibrasi  lebih lanjut dapat memberikan pembacaan RGB yang akurat.  TCS3200  dapat  diintegrasikan  dengan lengan  robot,  sehingga  dapat  memonitor  dan mengendalikan  pertumbuhan  tanaman  secara otomatis.[3][4]
Arko Djajadi,
et al,
(2010)
memanfaatkan  pengolahan    citra    untuk peningkatan    kinerja    sistem    persortiran    yang telah  ada  di  laboratirium Modular  Processing
Station  (MPS)  yang menggunakan  kombinasi sensor    kapasitif,    induktif  dan    optis    untuk membedakan warna
benda. Sistem menggunakan  sebuah    mekatronik  robot
(Mitsubishi  Movemaster    RV-M1)  untuk pengelompokan warna  dengan penerapan pengolahan citra, dengan melakukan serangkaian gerakan dengan mekanisme
penempatan  ambil-dan-taruh  sesuai  warna  dan posisi dari benda kerja.[1] Untuk pengelompokan
benda berdasarkan  warna,  robot  dilengkapi  dengan sensor  warna.  Sersor  warna  yang  murah  dan dapat  memberikan  pembacaan  warna  RGB yang  akurat  adalah  TCS3200.[4].  Sensor  ini memiliki  2  jenis,  yaitu  TCS230  dan  TCS3200. Kedua  sensor  tersebut  memiliki  cara  kerja  dan spesifikasi yang sama.[7][8].
Tri
(2008) menggunakan Sensor Warna Tcs 230 Untuk Mengukur Kadar
Sukrosa  Dalam  Madu.  Pada  penelitiannya  Tri wiguno  menggunakan  LED  sebagai  sumber cahaya,  dimana  cahaya  dari  LED  setelah melewati  sampel  akan  diterima  oleh  sensor warna  TCS  230.  Ada  dua  komponen  utama
pembentuk  IC  ini,  yaitu  photodioda  dan pengkonversi  arus  ke  frekuensi.  Hasil  keluaran dari sensor warna TCS 230 diterima oleh MCU ATmega 8535 yang berfungsi sebagai pengolah data  kemudian  ditampilkan  pada  LCD  berupa nilai dalam persen.[6].
Andhika  rendy  pratama  dan  Ratna  adil (2010)  mendesain  mekanik  alat  bantu  untuk identifikasi  kualiatas  susu  cair  dan  sari  buah dengan  sensor  warna  TCS  3200.  Pada penelitiannya  Andhika  menggunakan sample produk    yang    masih    asli    belum    diberi tanbahan bahan pengawet.[5]
Pada  penelitian  ini,  penulis  akan merancang  robot  berbentuk  lengan  yang berfungsi  untuk  menyortir  benda  berdasarkan warnanya. Sebelum benda disortir, warna benda akan  dibaca  oleh  sensor  warna  TCS2300, setelah  dikenali  warnanya,  selanjutnya  robot akan  menyortir  benda  tersebut  berdasarkan warnanya.

## Perancangan Hardware
Diagram  blok  dari  sistem  robot  yang dirancang  adalah  seperti  yang  diperlihatkan pada gambar 1.
Gambar 1. Diagram Blok Sistem Sensor  warna  yang  digunakan  adalah sensor  warna  jenis  DT  Sense  Color  yang merupakan modul sensor warna berbasis sensor TAOS TM TCS3200D  yang  dapat  mengenali warna  RGB  dari  sebuah  benda.  Tombol berfungsi untuk mengkalibrasi
sensor, menyimpan dan menghapus data yang disimpan pada EEPROM.
Konvoyer yang digunakan yaitu bidang datar  yang  digerakkan  oleh  motor  agar  benda yang akan disortir dapat berjalan menuju ruang baca warna benda. Ketika benda mengenai infra merah yang  berada di dalam ruang baca sensor maka motor konveyor berhenti, sehingga posisi benda  berada  tepat  di  bawah  sensor  warna kemudian dibaca warnanya.
Liquid Cristal Display (LCD)
digunakan untuk menampilkan data warna RGB yang  merupakan  hasil  pembacaan  sensor. Switch  Sensor  DFRobot  Adjustable  Infrared digunakan  untuk  mengetahui  apakah  benda yang  telah  keluar  dari  ruang  baca  warna  siap untuk  diangkat  oleh  lengan  robot  lalu dipindahkan ke tempatnya.
Mikrokontroler ATMega8535
digunakan sebagai pusat kontrol dan merupakan pengendali  dari  semua  mekanik  yang  ada  pada sistem.
Lengan  robot  terdiri  dari  4  buah  servo, yang    masing    masing  memiliki  fungsi  yang berbeda.  Servo yang  digunakan  memiliki    torsi yang  kecil,  sehingga  hanya  dapat  mengambil benda  yang  ringan.  Lengan  robot  terdiri  dari Jari/penjepit,  siku,  bahu, dan  tapak.  Rancangan bentuk robot lengan dalam Free Body Diagram (FBD) dan konfigurasi robot secara keseluruhan tampak pada gambar 2.
(a) (b)
Gambar 2. (a) Rancangan bentuk robot lengan dalam Free Body Diagram (FBD).
(b) Konfigurasi robot lengan
Benda yang digunakan berbentuk kubus dan dibuat dari bahan Styrofoam dengan ukuran 4,5 x  4,5 x 4,5 cm yang dilapisi kertas origami warna  dan  dibagi  menjadi  16  jenis  warna. Konveyor  statis  bidang  datar  dimanfaatkan sebagai tempat  benda  sebelum  disortir.  Setelah benda  dibaca  oleh  sensor,  maka  benda  akan dipindahkan  ke  tempat  yang  telah  ditentukan sesuai warna benda tersebut. Gambar benda dan konveyor  statis  bidang  datar  ditunjukkan  pada gambar 3.
(a)
(b)
Gambar 3. (a) Benda yang akan disortir (b) konveyor statis bidang datar
Denah  pemasangan  mekanik  robot lengan, benda, konveyor, ruang pembaca warna benda,  dan  tempat  benda  yang  disortir ditunjukkan pada gambar 4.
Gambar 4. Denah sistem (tampak atas)
Sensor Warna
Sensor  warna  yang  digunakan  adalah sensor  warna  jenis  DT  Sense  Color  yang merupakan modul sensor warna berbasis sensor TAOS TM TCS3200D yang dapat
mengenali/mendeteksi  warna  RGB  dari  sebuah benda/obyek.
Gambar  TAOS TM TCS3200D  dan  diagram proses  sensor  ditunjukkan  pada  gambar  5. [2][4]
(a)
(b) Gambar 5. (a) Parallax TCS3200 colour sensor
(b) Diagram proses sensor
DT-SENSE  Color  Sensor  memiliki  spesifikasi sebagai berikut:[2][7]
Mampu  mengukur  komponen  warna RGB dari sebuah objek berwarna. Berbasis sensor TAOS TCS3200D.
Tersedia  2  LED  putih  untuk  membantu pembacaan data warna pada obyek.
Pin  Input/Output  kompatibel  dengan level tegangan TTL dan CMOS.
Dilengkapi  dengan  antarmuka  UART TTL dan I2C.
Konfigurasi  komunikasi  serial  adalah  : baudrate 9600 bps, 8 data bit, 1 stop bit, tanpa parity, dan tanpa flow control.
Sumber catu daya menggunakan tegangan 4,8 - 5,4 VDC. Antarmuka  I 2 C  mendukung  bit  rate  data hingga 50 kHz.
Perancangan Software Program  utama  dari  sistem  ini  adalah pengenalan  warna  benda  dan  peletakan  benda sesuai  dengan  tempat    yang  telah  ditentukan. Proses  ini  ditunjukkan  oleh  diagram  alir  pada gambar 6.
Sensor Adjustable IR terkena objek Mulai Conveyer Jalan Apakah IR mengenai benda/objek Conveyer berhenti
Pembacaan data warna sensor tcs Tampilkan data warna objek pada display Conveyer Jalan Lengan mengambil objek/benda Lengan meletakkan objek ke tempat sesuai warna yang terbaca Lengan ke posisi semula selesai Tidak Ya Tidak Ya Conveyer berhenti
Gambar 6. Diagram alir program utama
Mula-mula  lengan  berada  pada  posisi normal,  lalu  konveyor  jalan.  Ketika  benda mengenai  Infra  merah  yang  berada  di  dalam ruang pembaca warna maka konveyor berhenti, sehingga  posisi  benda  tepat  di  bawah  sensor warna.  Sensor  warna  akan  membaca  warna benda  yang  berada  tepat  di  bawahnya.  Proses pembacaan  warna  akan  lebih  lanjut  dijelaskan pada diagram alir gambar 7. Setelah pembacaan warna  dilakukan  maka  data  warna  ditampilkan pada  LCD,  selanjutnya  motor  konveyor  akan kembali  berjalan  membawa  benda.  Ketika benda  mengenai  Switch  Sensor  DFRobot Adjustable Infrared maka motor konveyor akan berhenti  dan  lengan  akan  menjepit  benda  pada gripper  robot  lalu  meletakkan  benda  sesuai tempat  yang  telah  ditentukan.  Lengan  robot kembali  ke  posisi  normal,  selanjutnya  motor konveyor  kembali  berjalan  untuk  melakukan proses pembacaan warna benda berikutnya.
Proses pengkalibrasian dilakukan dengan meletakkan benda warna putih di bawah lensa  DT-SENSE  Color  Sensor,  selanjutnya dilakukan proses pengkalibrasian disebut dengan  white  balance.  Lalu  letakkan  benda warna  hitam  di  bawah  lensa  DT-SENSE  Color Sensor, selanjutnya dilakukan proses
pengkalibrasian  disebut  dengan  Black  balance. Proses  pengkalibrasian  ini  dilakukan  sebagai

## 148     JURNAL SISFOTENIKA Vol. 3 No. 2
referensi  warna  putih  dan  warna  hitam  pada DT-SENSE Color Sensor. Selanjutnya dilakukan  pembacaan  warna  benda  yang lainnya  sebagai  referensi  warna  benda  yang akan  disortir.  Proses  perbandingan  data  warna benda  referensi  dengan  data  warna  benda  yang akan disortir ditunjukkan pada gambar 7.
Gambar 7. Diagram Alir proses perbandingan data warna benda referensi dengan data warna benda yang akan disortir
Sistem  membaca  data  warna  benda RGB  (Rp,  Gp,  Bp)  yang  akan  disortir.  Sistem membandingkan  nilai  RGB  dari  benda  yang akan disortir  dengan nilai   RGB  referensi (RD, GD,BD)  yang  berada  pada  database  di EEPROM,  dengan  cara  mengurangkan  masing masing    nilai  RGBnya.  Nilai  RGB  referensi yang  memiliki  selisih paling  kecil  dengan  nilai RGB warna benda yang akan disortir  dianggap
sebagai  warna  benda  hasil  akan  ditampilkan pada LCD.
Hasil Dan Analisa
Dalam  penelitian  ini  pengujian  warna pertama sekali dilakukan pada proses
pengkalibrasian  sensor  warna  yang  digunakan pada  semua  jenis  warna  benda  untuk  disimpan dalam  database  di  EEPROM  mikrokontroler sebagai  refrensi  data  warna  RGB  benda.  Data yang diperoleh dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1. Data Warna RGB  Referensi No. Red Green Blue Tampil di LCD 1 0 0 0 Warna Hitam 2 14 92 23 Warna Hijau 3 2 13 45 Warna Biru 4 169 25 77 Warna Hot Pink 5 246 105 5 Warna Merah Orange 6 88 98 2 Warna Kuning 7 31 8 7 Warna  Saddle Brown 8 16 52 110 Warna Royal Blue 9 30 85 36 Warna Forest Green 10 30 18 41 Warna Nila 11 113 151 51 Warna Hijau Lime 12 92 33 91 Warna Ungu 13 127 16 59 Warna MerahMuda 14 159 19 24 Warna MerahTua 15 106 109 122 Warna Abu-abu 16 109 83 6 Warna Emas Rod
Setelah  proses  kalibrasi  warna  benda selesai, maka akan dilakukan pembacaan mode normal.  Mode  normal  dilakukan  bertujuan untuk mendapatkan data pembacaan yang benar pada sensor dan sekaligus ralat yang ditimbulkan  oleh  sensor    setelah  proses pengkalibrasian sensor
selesai. Proses pembacaan warna benda yang ditampilkan oleh LCD dapat dilihat pada tabel 2.
Tabel 2. Pembacaan Warna Benda pada Mode Normal No. Red Green Blue Tampil di LCD 1 0 0 1 Warna Hitam 2 14 99 24 Warna Hijau 3 2 14 45 Warna Biru 4 123 26 79 Warna Hot Pink 5 245 106 3 Warna Merah Orange 6 89 99 2 Warna Kuning 7 30 8 6 Warna  Saddle Brown 8 16 51 111 Warna Royal Blue 9 25 80 35 Warna Forest Green 10 29 16 39 Warna Nila
11 113 153 56 Warna Hijau Lime 12 90 30 87 Warna Ungu 13 125 16 58 Warna MerahMuda 14 157 19 21 Warna MerahTua 15 106 108 121 Warna Abu-abu 16 109 83 6 Warna Emas Rod
Untuk  mengetahui  tingkat  ketelitian dari  alat  yang  dirancang,  maka  dilakukan perbandingan  antara  hasil  kalibrasi  warna dengan hasil mode normal yang dibaca  sensor. Untuk mendapatkan persentase kesalahan maka digunakan persamaan :
)
Berdasarkan  persamaan  (1),  maka  hasil kesalahan  pada  pembacaan  warna  benda  pada sensor dapat dilihat pada tabel 3.
Tabel  3.  Persentase  kesalahan  data  warna kalibrasi dengan pembacaan normal
N o. Hasil Kalibrasi Mode Normal % Kesalahan (%) R G B R G B R G
B 1 0 0 0 0 0 1 0,00 0,00 0,0 0 2 14 92 23 14 99 24 0,00 0,08 0,0 4
3 2 13 45 2 14 45 0,00 0,08 0,0 0
4 16 9 25 77 12 3 26 79 0,27 0,04
0,0 3
5 24 6 10 5 5 24 5 10 6 3 0,00 0,01 0,4 0 6 88 98 2 89 99 2 0,01 0,01 0,0 0 7 31 8 7 30 8 6 0,03 0,00 0,1 4 8 16 52 11 0 16 51 11 1 0,00 0,02 0,0 1 9 30 85 36 25 80 35 0,17 0,06 0,0 3 10 30 18 41 29 16 39 0,03 0,11 0,0 5
11 11 3 15 1 51 11
3 15 3 56 0,00 0,01 0,1 0
12 92 33 91 90 30 87 0,02 0,09 0,0 4 13 12 7 16 59 12 5 16 58 0,02 0,00
0,0 2
14 15 9 19 24 15
7 19 21 0,01 0,00 0,1 3 15 10 8 10 9 12 2 10 6 10 8 12 1 0,02 0,01 0,0 1 16 10 9 83 6 10 9 83 6 0,00 0,00 0,0 0 Rata - Rata % Kesalahan RGB 0,04 0,03 0,0 6 Rata - Rata % Kesalahan Total 0,04 Dari  tabel  3,  dapat  dilihat  persentase kesalahan data warna kalibrasi dengan pembacaan  normal,  sangat  kecil  yaitu  nilai
persentase  kesalahan  maksimal  hanya  0,40  %, sedangkan nilai persentase kesalahan rata   rata total  sebesar  0,04  %.  Ini  menunjukkan  bahwa tingkat ketelitian sensor TCS3200 sangat tinggi mencapai 100   0,04 % = 99,96 %.
Selanjutnya dilakukan pengujian waktu penyortiran  benda.  Tabel  4  merupakan    waktu yang dibutuhkan untuk  mengambil dan meletakkan    tiap-tiap  benda  yang  diberikan. Pengukuran ini dilakukan dengan menggunakan stopwatch.
Tabel 4. Waktu yag dibutuhkan lengan untuk memindahkan benda Warna No. Troli berjalan (detik) Pengambi lan (detik) Peleta kan (detik) Kembali ke posisi awal (detik) Tota l (deti k) 1 12,6 2,3 3,1 2,8 20,8 2 12,5 2,3 2,4 2,1 19,3 3
12,6 2,4 4,3 2,1 21,4 4 12,6 2,2 3,6 2,2 20,6 5
12,6 2,2 3,3 2,4 20,5 6 12,6 2,3 3,3 2,7 20,9 7
12,6 2,1 3,6 2,8 21,1
8 12,5 2,1 3,1 3 20,7 9 12,6 2,2 3,5 2,7 21 10 12,6 2,3 3,3 2,8 21 11 12,6 2,1 3,4 3,1 21,2 12 12,6 2,1 3,5 2,8 21 13 12,6 2,2 3,1
3 20,9 14 12,5 2,3 3 3,2 21 15 12,6 2,2 3,2 3,1 21,1
16
12,6 2,3 3,1
3,1 21,1
Rata 2 12,6 2,2 3,3 2,7 20,9
Pada tabel 4 dapat dilihat bahwa waktu rata    rata  yang  diperlukan  oleh  robot  untuk mengambil  benda  adalah  2,2  detik,  untuk meletakkan  benda  adalah  3,3  detik,  dan  untuk kembali  ke  posisi  awal  adalah  2,7  detik, sehingga  total  waktu  yang  diperlukan  oleh robot dari mulai mengambil benda, meletakkan benda, dan kembali ke posisi awal adalah 2,2 + 3,3 + 2,7 = 8,3 detik.

## Kesimpulan
Berdasarkan  percobaan  yang  dilakukan dan  hasil  yang  didapat,  maka  dapat  diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Sensor  TCS3200  dapat  membaca  warna RGB dari benda dengan sangat baik.
2. Persentase  kesalahan  perbandingan  warna RGB  benda  dengan  warna  RGB  referensi sangat kecil yaitu rata   rata 0,04 %.

## 150     JURNAL SISFOTENIKA Vol. 3 No. 2
3. Pada  penelitian  ini,  tingkat  ketelitian sensor  TCS3200  sangat  tinggi  mencapai 99,96 %.
4. Pada  penelitian  ini,    proses  pergerakan robot  dari  mulai  mengambil  benda, meletakkan  benda,  dan  kembali  ke  posisi awal masih lambat yaitu 8,3 detik.

## DAFTAR PUSTAKA
A  Djajadi,  F  Laoda,  R  Rusyadi,  T  Prajogo,  A model vision of sorting system application  using  robotic  manipulator, TELKOMNIKA   Vol.  8 No.  2 Augustus 2010 F  Yucel,  O  Oral,  N  Caglayan,  M  Tecimen, Design and Implementation of a Personal Computer  Authorization  System  using Color  Detection,  2011  -  socsc.ktu.lt http://socsc.ktu.lt/index.php/elt/article/do wnload/758/969 GS  Gupta,  M  Seelye,  J  Seelye,  D  Bailey, Autonomous  Anthropomorphic  Robotic
System with Low-Cost Colour Sensors to
Monitor  Plant  Growth  in  a  Laboratory,
2011 -
cdn.intechweb.org
http://cdn.intechweb.org/pdfs/27407.pdf M  Seelye,  GS  Gupta,  D  Bailey,  Low  Cost Colour  Sensors  for  Monitoring  Plant
Growth in a Laboratory,  (I2MTC), 2011 IEEE, 2011 - ieeexplore.ieee.org http://sprg.massey.ac.nz/pdfs/2011_IMT C_.pdf Pratama,  Andhika  Rendy  dan  Adil,  Ratna, Desain  Mekanik  Alat  Bantu  Untuk Identifikasi Kualiatas Susu Cair dan Sari Buah  dengan  Sensor  Warna  TCS  3200, 2010 http://repo.eepis- its.edu/274/1/7107030035_m.pdf
, Aplikasi Sensor Warna Tcs 230  Untuk  Mengukur  Kadar  Sukrosa Dalam Madu. Other thesis, University of
Muhammadiyah
Malang, 2008.
http://eprints.umm.ac.id/7015/1/APLIKA SI_SENSOR_WARNA_TCS_230.pdf http://www.parallax.com/Portals/0/Downloads/ docs/prod/acc/TCS3200_doc.pdf http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet- pdf/view/202765/TAOS/TCS230/+Q03JJ JVRvxybUGVNvt+/datasheet.pdf