BRPI0804903A2 - sistema automático para classificação fìsica de amostras de café e processo para análise das mesmas - Google Patents
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Abstract
O sistema automático para classificação física de amostras de café é constituído por uma máquina para separação dos objetos da amostra (grãos e possíveis impurezas) , um dispositivo de captura de imagens e um software para classificação da amostra e emissão do laudo. Seu princípio de funcionamento pode ser resumido da seguinte forma: 1) uma amostra de aproximadamente 300g é colocada em um recipiente da máquina de classificação; 2) este recipiente está preso a uma base móvel vibratória que promove o escoamento cadenciado dos grãos através de um conjunto de rampas; 3) ao final das rampas os grãos são depositados em um disco giratório transparente e um mecanismo de captura de imagens é utilizado para capturar a imagem de ambas as faces dos grãos; 4) como última etapa, um software é empregado para classificar a amostra de acordo com uma tabela de classificação internacional e emitir o laudo com o resultado da classificação.
Description
SISTEMA AUTOMÁTICO PARA CLASSIFICAÇÃO FÍSICA DE AMOSTRAS DECAFÉ E PROCESSO PARA ANÁLISE DAS MESMAS
1. Resumo da Invenção;
De forma resumida, a classificação física do caféconsiste em extrair uma amostra, normalmente de 300g, de umlote de café e fazer uma inspeção visual em busca dedefeitos na amostra como, por exemplo, grãos pretos, grãosbrocados, pedaços dé paus, pedras e outras impurezas. Alémdisso, outra informação importante no processo declassificação é identificar o tamanho dos grãos. Aclassificação dos grãos por tamanho é feita utilizando-sepeneiras, cujo papel é permitir a passagem daqueles grãoscom tamanhos inferiores aos dos orifícios da peneira. Feitaa classificação por tamanho, o peso dos grãos pertencentesa cada peneira é calculado. Em resumo, a classificaçãofísica do café envolve o conhecimento do porcentual em pesode cada peneira e também a quantidade de defeitos naamostra. Amostras com poucos defeitos e grãos grandes sãoas de melhor qualidade física. Estes processos sãodescritos em detalhes na seqüência.
O sistema automático para classificação física deamostras de café é constituído por uma máquina paraseparação dos objetos da amostra (grãos e possíveisimpurezas), um dispositivo de captura de imagens e umsoftwa-re para classificação da amostra e emissão dò laudo.Seu princípio de funcionamento pode ser resumido daseguinte forma: 1) uma amostra de aproximadamente 3 0 0g écolocada em um recipiente da máquina de classificação; 2)este recipiente está preso a uma base móvel vibratória quepromove o escoamento cadenciado dos grãos através de umconjunto de rampas; 3) ao final das rampas os grãos sãodepositados em um disco giratório transparente e ummecanismo de captura de imagens é utilizado para capturar aimagem de ambas as faces dos grãos; 4) como última etapa,um software é empregado para classificar a amostra deacordo com uma tabela de classificação internacional eemitir o laudo com o resultado da classificação.
2. Estado da Técnica;
2.1 Contexto da Classificação de Amostras de Café:
0 processo de comercialização de café envolve umgrande número de atores em diversas fases. Uma primeiranegociação acontece quando o produtor leva o café produzidoa um armazém ou cooperativa para comercializá-lo. Nestemomento ocorre a definição do valor do café baseado naclassificação efetuada por uma pessoa designada pelocomprador, na maioria das vezes um funcionário ou elepróprio. Nesta fase já se percebe que o processo atual dequantificação de valor do café envolve aspectos subjetivos,uma vez que a classificação que irá delinear o valor docafé é realizada por um ser humano. Uma segunda observaçãopertinente ao processo de comercialização decorre do fatode que o classificador (pessoa que efetuará a classificaçãodo produto) é designado pelo comprador, fato este que podelevar o vendedor a pensar numa classificação tendenciosa doproduto sob comercialização.
Nas outras fases de comercialização de café as dúvidasa respeito do processo de classificação continuam e com umagravante. Pelo fato do produto ser comercializado poratores que possuem entre os seus recursos pessoasresponsáveis pela classificação, em um grande número desituações a classificação efetuada pelo classificadordesignado pelo vendedor pode diferenciar da classificaçãoefetuada pela pessoa designada pelo comprador. Essasdiferenças geram conflitos no processo de comercialização eentrega da mercadoria vendida. Esses conflitos sãoresolvidos com a intermediação de uma entidade dearbitragem que realiza uma classificação independente dosatores. Porém, embora resolva o conflito com umaclassificação independente, a intermediação de uma entidadeneutra gera custos adicionais ao processo, atrasos nacomercialização ou entrega do produto, além de causar umdesgaste de relacionamento entre os agentes envolvidos nanegociação.
Outro aspecto relacionado à classificação manual deamostras de café está relacionado ao cansaço físico,principalmente visual, do classificador. Cada amostra de300 gramas que um classificador avalia contémaproximadamente 3.000 grãos a serem analisados. Esseprocesso gera cansaço e desconforto visual que,possivelmente, resultarão em erros e imperfeições nasclassificações realizadas após um longo período detrabalho.
A classificação do café é, portanto, uma fase muitoimportante no processo da comercialização desse produto,sendo responsável por determinar a qualidade do café e,conseqüentemente, seu valor comercial. A determinação daqualidade do café compreende duas fases distintas: aclassificação física dos grãos e a classificação pelabebida (análise sensorial). Na classificação física sãoconsiderados o tamanho e a forma dos grãos (classificaçãopor peneira) e a quantidade de defeitos (classificação portipo).
2.2 Classificação por Tamanho e Forma (Peneira):
A classificação por tamanho e forma é feita por umconjunto de peneiras que separam os grãos considerando aforma e tamanho dos mesmos. As peneiras têm crivos comdiversas medidas e dois formatos diferentes: oblongos paraseparar os cafés mocas, ou circulares para separar caféschatos. As peneiras para separar os mocas geralmente sãointercaladas entre as demais, de forma a proceder aseparação, concomitantemente, por tamanho e forma.
As medidas dos crivos (furos) das peneiras são dadasem frações de 1/64 de polegada e o número da peneiracorresponde ao numerador da fração. Por exemplo: peneira 19= 19/64 de polegada, peneira 18 = 18/65 de polegada, etc.Os cafés chatos são classificados nas peneiras de 12 a 19 eos mocas nas peneiras de 9 a 12. De acordo com a peneirautilizada, os cafés podem ter a seguinte classificação:
• Chato grosso: peneiras 17, 18 e 19.
• Chato médio: peneiras 15 e 16.
• Chato miúdo: peneiras 12 a 14.
• Moca graúdo: peneira 12.
• Moca médio: peneiras 10 e 11.
• Moca miúdo: peneira 9.
2.3 Classificação por Defeitos:
A classificação do café por tipo é feita com base nacontagem dos grãos defeituosos e das impurezas contidasnuma amostra de 300g de café beneficiado. Estaclassificação obedece à Tabela Oficial para Classificação(TABELA 1) , a qual estabelece uma correspondência entre onúmero de defeitos encontrados em uma amostra e o tipo docafé.
TABELA 1
Tabela Oficial para Classificação de Café: Relação entre Quantidade de Defeitos e Tipo do Café <table>table see original document page 6</column></row><table>
Em uma amostra de café são considerados defeitos, osgrãos imperfeitos (chamados defeitos intrínsecos) - grãospretos, ardidos, verdes, chochos, mal granados, quebrados ebrocados e as impurezas (defeitos extrínsecos) - tais comocascas, paus, pedras, cafés em coco ou marinheirosencontrados na amostra. A cada um desses grãos imperfeitosou impurezas corresponde uma medida de equivalência dedefeitos, que rege a classificação por tipo (TABELA 2).
TABELA 2
<table>table see original document page 6</column></row><table><table>table see original document page 7</column></row><table>
O processo de classificação por tipo ocorre daseguinte forma: uma amostra de 3 00g do café a serclassificada é recolhida e acondicionada em latasapropriadas. A seguir, em uma mesa provida de boailuminação, a amostra é espalhada sobre uma folha decartolina preta. Efetua-se uma análise em cada componenteda amostra, grãos ou impurezas, classificando-os de acordocom o seu aspecto físico. Os defeitos são separadosmanualmente e contados segundo a Tabela de Equivalência deGrãos Imperfeitos e Impurezas (TABELA 2). Após a separaçãoe contagem dos defeitos realiza-se a soma dos defeitos afim de se ter o tipo do café da amostra classificada,segundo a Tabela de equivalência entre a quantidade dedefeitos e o tipo de café (TABELA 1).A base para se estabelecer a equivalência dos defeitosé o grão preto, que é considerado o padrão dos defeitos oudefeito capital. Como pode ser observado na TABELA 2, emgeral são necessários vários grãos imperfeitos para seobter um defeito, enquanto o grão preto, por si só,corresponde a um defeito.
2.4 Desvantagens do Estado da Técnica:
Pelo fato da classificação do café, atualmente, serrealizada por seres humanos, em um grande número desituações a classificação efetuada pelo classificadordesignado pelo vendedor pode diferenciar da classificaçãoefetuada pela pessoa designada pelo comprador. Este fatoocorre uma vez que critérios subjetivos e pessoais sãoempregados no processo de classificação realizado porhumanos. Essas diferenças geram conflitos no processo decomercialização e entrega da mercadoria vendida.
0 fato da classificação ser realizada por sereshumanos, o que a torna inerentemente subjetiva, além degerar conflitos impede a criação de uma padronização noprocesso de classificação. Um mesmo grão pode serconsiderado defeito para um classificador A e grão normalpara um classif icador B, uma vez que não existe regras oudefinições claras que determinam que para um grão serconsiderado defeito do tipo x o mesmo precisa apresentar umconjunto de características pré-determinadas.
Outro aspecto relacionado à classificação manual deamostras de café está relacionado ao cansaço físico,principalmente visual, do classificador. Cada amostra de300 gramas que um classificador avalia contémaproximadamente 3.000 componentes (grãos e outrosconstituintes) a serem analisados. Esse processo geracansaço e desconforto visual que, possivelmente, resultarãoem erros e imperfeições nas classificações realizadas apósum longo período de trabalho.
3. Estado da Arte:
A patente brasileira PI 0502132-4 descreve um sistemapara classificação de grãos de arroz composto por uma partehardware e uma parte software. A parte hardware destesistema é organizada de tal forma que os grãos adentram nosistema através de um duto, caindo sobre uma rampavibratória que separa os grãos para a posterior aquisiçãoda imagem de uma das faces dos grãos por um dispositivo decaptura, uma câmera de vídeo ou um scanner. Há duasmontagens propostas, uma na qual a aquisição de imagens éfeita com os grãos na rampa; e outra na qual a aquisição deimagens é feita com os grãos em uma correia adjacente àrampa. A parte software deste sistema realiza a calibraçãodo dispositivo de captura, o processamento das imagensobtidas pelo dispositivo de captura, a classificação daamostra de arroz a partir das imagens e a apresentação deum relatório técnico descrevendo as características daamostra analisada.
A patente americana US 6.427.128 descreve um sistemapara avaliação de objetos granulares, enfatizando aavaliação de grãos de arroz. Este sistema é composto poruma parte hardware e uma parte software. A parte hardwaredeste sistema é organizado de tal forma que os grãos sãoinicialmente armazenados em um reservatório, caem em umarampa vibratória que separa e direciona os grãos a umanteparo transparente, este anteparo carrega os grãos até aárea de visão de dois dispositivos de captura CCD de áreaque obtêm imagens digitais das duas faces dos objetosgranulares. Há duas montagens propostas em relação aoanteparo transparente: 1) a primeira descreve este anteparocomo um disco de vidro com superfície lisa; e 2) a segundao descreve como uma placa de material transparente na qualsua superfície possui ranhuras para acomodar os objetosgranulares. Para a captura de imagem ocorrer, o anteparotransparente deve estar parado e, conseqüentemente, aalimentação de grãos neste anteparo também deve cessar.Além disso, os dois dispositivos de captura estão montadosna mesma linha de visão, portanto a captura deve ocorrer emmomentos diferentes para os dois dispositivos. A partesoftware deste sistema realiza o processamento das imagensobtidas pelos dispositivos de captura, a classificação dosobjetos granulares e apresenta um relatório de qualidade daamostra analisada.
A patente brasileira PI 0513800-0 descreve uma calhapara uso em conjunto a aparelhos de classificação einspeção de objetos particulados. Esta calha é descritacomo a união de duas seções, uma de superfície lisa e outrade superfície composta por canaletas. Estas seções sãoadjacentes e propiciam uma melhor separação dos objetosparticulados.
4. Objetivos da Invenção;
Face ao cenário em que se encontra o processo decomercialização de café, é de fundamental importância aadoção de um equipamento que padronize o processo declassificação, uma vez que o setor é composto por um grandenúmero de atores e caracterizado por constantes conflitos einconsistências no que tange a classificação de amostras. Apartir do momento que a classificação passar a serrealizada por um dispositivo automático, uma amostra decafé será igualmente classificada para o vendedor e para ocomprador. Dessa forma, a utilização de um classificadorautomático trará grandes vantagens ao setor, pois eliminaráos conflitos gerados por diferenças de classificaçãotornando o processo mais ágil, mais transparente, menoscustoso e, por fim, diminuindo os conflitos entre aspartes. Outro aspecto de grande importância a serconsiderado é a criação de uma padronização no processo declassificação. Uma amostra terá o mesmo resultado declassificação independente do local ou da pessoa querealizou.
Além dos inúmeros benefícios gerados no processo decomercialização, um classificador automático de amostraspermitirá a qualquer pessoa saber, de forma instantânea, aqualidade do café que tem em mãos, seja produtor, corretor,exportador ou importador.
Diante das características peculiares à técnica declassificação atual e dos benefícios que uma classificaçãoautomática e inteligente agrega à cadeia produtiva ecomercial do café, foi desenvolvida na presente invenção,um sistema para a classificação de amostras de café, deforma inédita, que tem por objetivo, efetuar de formaautomática, a classificação física de amostras de café,incluindo a classificação por tamanho e forma e aclassificação de defeitos. Como resultado do processo declassificação, o sistema emite um Laudo de Qualidade daamostra analisada.5. Descrição da Invenção:
A presente invenção será descrita com referência àsrepresentações gráficas anexas, nas quais:
A Figura 1 ilustra a vista lateral do dispositivo deeJ.-a&s4£icax^ão—automático de classificação de café._
A Figura 2 ilustra a vista superior do dispositivo declassificação automático de classificação de café.
A Figura 3 apresenta todos os componentes estruturaisque compõem o dispositivo de classificação.
A Figura 4 ilustra e destaca o percurso que oscomponentes da amostra realizam, desde o reservatórioinicial até compartilhamento de armazenagem final.
A Figura 5 ilustra e destaca o sistema de transportevertical composto por duas rampas de diferentesinclinações, além da segunda rampa possuir canaletas deperfis triangulares.
A Figura 6 ilustra em detalhes o perfil triangular dascanaletas de transporte vertical dos componentes daamostra.
A Figura 7 ilustra um fluxograma das principais etapasda parte software da invenção proposta.
A Figura 8 ilustra a estrutura de uma rede neuralartificial e destaca os seus componentes.
O presente pedido de patente descreve um sistemaautomático para a classificação física de amostras de cafécomposto de uma máquina, ilustrada na Figura 1, para aeficiente desagregação dos componentes da amostra de café eposterior captura da imagem destes componentes; e de umsoftware para as tarefas de processamento da imagem doscomponentes, classificação da amostra e emissão de um laudodigital com a avaliação técnica da amostra analisada.
5.1. Hardware:
A máquina da presente invenção é composta por umgabinete 1 que envolve um compartimento de armazenageminicial da amostra, um sistema de transporte vertical, umsistema de transporte horizontal, um sistema de iluminação,um sistema de captura de imagens e um compartimento dearmazenagem final.
5.1.1. Compartimento de Armazenagem Inicial:
0 compartimento de armazenagem inicial possui umaentrada 2 dos componentes da amostra, os quais ficamarmazenados em um reservatório 3, o qual possui uma baseinclinada através de um ângulo previamente definido, atéque a barreira 4 seja removida automaticamente após oacionamento da máquina. A inclinação da base doreservatório 3 tem o mesmo sentido de inclinação da rampade transporte vertical 5, porém, de diferentes ângulos. Aremoção da barreira 4 permite o avanço dos componentes daamostra de café ao segmento 9 da rampa 5 do sistema detransporte vertical.
5.1.2 Sistema de Transporte Vertical:
O sistema de transporte vertical é composto por umarampa de dois níveis 5, apoiada na base 6 através dashastes 7, e por um dispositivo vibratório 8 para a vibraçãoda rampa 5, produzindo o movimento necessário para otransporte e desagregação dos componentes da amostra decafé. A rampa 5 é adjacente ao compartimento de armazenageminicial e é acoplada a um dispositivo vibratório 8. A rampa5 é afixada à base 6 através das hastes 7, que são rígidaso suficiente para oferecer apoio à rampa 5 e flexíveis osuficiente para permitir o movimento vibratório da rampa 5gerado pelo dispositivo vibratório 8. A rampa 5 é compostapor dois segmentos adjacentes 9 e 10. O primeiro segmento 9da rampa 5 possui uma superfície lisa com inclinaçãoatravés de ângulo pré-determinado. 0 segundo segmento 10 darampa 5 possui inclinação através de um ângulo pré-definidoe diferente do ângulo utilizado no segmento 9, como podeser observado na Figura 5, e canaletas 18 de perfiltriangular. Uma montagem do segmento 10 da rampa 5 comcanaletas 18 de perfil triangular é ilustrada na Figura 6.A mudança do segmento 9 para o segmento 10 propicia adesagregação dos componentes no sentido longitudinal. Já ascanaletas 18 do segmento 10 propiciam a desagregação doscomponentes no sentido horizontal. O dispositivo vibratório8 realiza a vibração da rampa 5, promovendo a movimentaçãoe desagregação dos componentes da amostra de café. Estedispositivo vibratório é preferencialmente, mas nãoexclusivamente, do tipo eletromagnético. Através davibração criada por 8, os componentes da amostra de cafésão transportados e desagregados pela rampa 5 até o disco11, que é giratório e transparente, do sistema detransporte horizontal.
5.1.3. Sistema de Transporte Horizontal:
O sistema de transporte horizontal é composto por umdisco de transporte horizontal 11, um motor de rotação 12 eum anteparo de recolhimento 13.
O motor 12 é afixado à base da máquina e seu eixo éafixado ao suporte 14 do disco de transporte horizontal 11.A rotação do disco 11 deve ser feita com extrema precisão,portanto, o motor 12 dever ser preferencialmente, mas nãoexclusivamente, um motor de passo.
O disco de transporte horizontal 11 é afixado aosuporte 14, o qual é conectado ao eixo do motor 12,propiciando a sua rotação. Para a análise da amostra decafé, o seu conteúdo é depositado no disco 11 através darampa de transporte vertical 5 e o disco 11 é rotadoininterruptamente, caso não ocorra nada de anormal, nosentido indicado na Figura 4, fazendo com que todos oscomponentes da amostra de café passem pela área de visãodos dispositivos de captura 15 e 16. Após a captura daimagem, os componentes da amostra de café são expelidos dodisco 11 pelo anteparo de recolhimento 13. O disco detransporte horizontal 11 deve ser de um material compropriedades ópticas bem definidas, como acrílico ou vidro,mas não exclusivamente esses materiais, minimizando,principalmente, a deformação da imagem capturada pelodispositivo de captura inferior 16.
5.1.4 Sistema de Iluminação (Captura de Imagens):
O sistema de captura de imagens é composto por doisdispositivos de captura 15 e 16.
Durante o processo de análise da amostra de café, oscomponentes da amostra são transportados pela área de visãodos dispositivos de captura 15 e 16, obtendo então umaimagem das duas faces dos componentes. Os dispositivos decaptura 15 e 16 podem ser preferencialmente, mas nãoexclusivamente, do tipo CCD (charge coupled device) delinha. Após a captura da imagem de um componente da amostrade café, o mesmo é transportado pelo disco 11 em direção aoanteparo de recolhimento 13 e retirado do disco 11,impedindo que um componente cuja imagem já foi capturadapasse novamente pela área de captura de imagens e tenha suaimagem capturada novamente.
5.1.5. Compartimento de Armazenagem Final:
O compartimento de armazenagem final 17 é umreservatório que armazena os componentes da amostra que jápassaram pelo processo de captura em 15 e 16 e sãoexpelidos através do anteparo de recolhimento 13 do discode transporte horizontal 11. Ao final do processo decaptura da imagem de todos os componentes da amostra, ousuário pode retirar este compartimento, pois o mesmofunciona como uma gaveta.
5.2. Software:
A parte relacionada ao software da presente invençãoconsiste em um programa de computador capaz de executar asetapas de (A) calibrar os dispositivos de captura 15 e 16,(B) receber as imagens provenientes dos dispositivos decaptura 15 e 16, (C) realizar o pré-processamento destasimagens, (D) extrair os atributos dos componentes daamostra de café através de suas imagens digitais, (E)realizar a classificação por defeitos, (F) realizar aclassificação por peneiras e (G) emitir um laudo dequalidade da amostra analisada. Esses etapas são ilustradasna Figura 7.
5.2.1. Calibração dos Dispositivos de Captura:
5.2.2. Obtenção das Imagens:
As imagens adquiridas através do sistema de captura deimagens são armazenadas no computador conectado à máquinada presente invenção.
5.2.3. Pré-Processamento das Imagens:A etapa de pré-processamento (C) consiste nasegmentação e conciliação das imagens adquiridas pelosdispositivos de captura 15 e 16. A primeira realiza asegmentação da imagem dos componentes da amostra de café emrelação ao resto da imagem, considerado como background. Asegunda realiza a conciliação das imagens obtidas por cadadispositivo de captura, obtendo duas representaçõesdigitais para cada componente da amostra de café, uma decada face. Esta etapa pode realizar também qualqueralteração na imagem necessária para otimizar o processo deextração de atributos (D).
5.2.4. Extração dos Atributos das Imagens:
A etapa de extração dos atributos (D) consiste emobter as características suficientes e necessárias dasimagens dos componentes da amostra para a sua posteriorclassificação por defeitos (E) e por peneiras (F) . Osatributos (características) são extraídos através dasimagens segmentadas e conciliadas, realizadas no pré-processamento (C), de cada componente da amostra. Para cadacomponente da amostra é criado um vetor de atributosnuméricos que descreve suas características físicas. Estevetor de atributos contém as características das duas facesdo componente. Os atributos devem descreverpreferencialmente, mas não exclusivamente, ascaracterísticas relativas à forma, à cor e à textura doscomponentes da amostra.
5.2.5. Classificação por Defeitos:
Na etapa de Classificação por Defeitos (E), osatributos relevantes que descrevem as características de umcomponente da amostra são contabilizados através de umsistema inteligente, preferencialmente, mas nãoexclusivamente, descrito como uma rede neural artificial. Arede neural artificial é constituída de uma camada deentrada de dados, uma camada de modificação desses dadoschamada camada oculta ou escondida e uma camada de saídaque são os resultados ou dados objetivos, como mostra aFigura 8. Cada camada é constituída de nódulos chamados deneurônios, nas quais ocorre a modificação dos dados segundouma função de transferência com o campo de variação entre 0e 1, no caso de se utilizar uma função de ativaçãologística. A camada de entrada recebe as variáveis, podendoser um neurônio para cada variável, e cada variável assumediversos valores diferentes. Todos os neurônios de umacamada estão interligados com todos os neurônios da camadasubseqüente. Cada uma dessas interligações possui um pesoWi, j , que multiplica a saída do neurônio anterior paragerar a entrada do neurônio subseqüente. O objetivo dosistema inteligente é determinar se um determinadocomponente é um grão normal de café ou defeito. Caso estecomponente seja classificado como um defeito, este sistemaapresenta também a qual classe de defeito este componentepertence. O software enumera a quantidade de grãos normaise a quantidade e tipo de componentes defeituosos para aemissão do laudo de avaliação (G) da amostra.
5.2.6. Classificação por Peneiras:
Na etapa de Classificação por Peneiras (F) , osatributos adquiridos na etapa (D) que caracterizam otamanho de um componente da amostra de café são utilizadospara determinar a qual peneira ele pertence. O software irácontar o número de componentes pertencentes a cada peneirapara a emissão do laudo de avaliação (G) da amostra.5.2.7. Laudo de Avaliação:
O laudo de avaliação é definido conforme modeloabaixo:
LAUDO DE CLASSIFICAÇÃO DE CAFÉ
<table>table see original document page 19</column></row><table><table>table see original document page 20</column></row><table>
Claims (37)
1. Sistema automático para a classificação física deamostras de café, caracterizado pelo fato de compreender:uma máquina composta por um gabinete (1) que envolveum compartimento de armazenagem inicial da amostra;um sistema de transporte vertical;um sistema de transporte horizontal;um sistema de iluminação e captura de imagens; eum compartimento de armazenagem final.
2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o compartimento dearmazenagem inicial possui uma entrada (2) para oscomponentes da amostra, um reservatório (3) e uma barreira(4) .
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que a barreira (4) é removidaautomaticamente após o acionamento da máquina.
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que o reservatório (3) possuiuma base inclinada através de um ângulo previamentedefinido.
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o sistema de transportevertical é composto por uma rampa de dois níveis (5) que éapoiada na base (6) através das hastes (7) e por umdispositivo vibratório (8).
6. Sistema, de acordo com as reivindicações 4 e 5,caracterizado pelo fato de que a inclinação da base doreservatório (3) possui o mesmo sentido de inclinação darampa (5), porém, de diferentes ângulos.
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 5,caracterizado pelo fato de que a rampa (5) é composta pordois segmentos adjacentes (9) e (10) , sendo a rampa (5)adjacente ao compartimento de armazenagem inicial, acopladaao dispositivo vibratório (8) e também afixada à base (6)através das hastes (7).
8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que as hastes (7) são rígidas osuficiente para oferecer apoio à rampa (5) e flexíveis osuficiente para permitir o movimento vibratório da rampa(5).
9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de que o movimento vibratório darampa (5) é gerado pelo dispositivo vibratório (8).
10. Sistema, de acordo com a reivindicação 9,caracterizado pelo fato de que o dispositivo vibratório (8)é preferencialmente, mas não exclusivamente, do tipoeletromagnético.
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que o primeiro segmento (9) darampa (5) possui uma superfície lisa com inclinação atravésde ângulo pré-determinado e o segundo segmento (10) darampa (5) possui inclinação através de um ângulo pré-definido e diferente do ângulo utilizado no segmento (9).
12. Sistema, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que o segundo segmento (10)possui também canaletas (18) de perfil triangular.
13. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o sistema de transportehorizontal é composto por um disco de transporte horizontal(11) , que é transparente e giratório, um motor de rotação(12) e um anteparo de recolhimento (13).
14. Sistema, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado pelo fato de que o motor (12) é afixado àbase da máquina e seu eixo é afixado ao suporte (14) que éafixado ao disco de transporte horizontal (11).
15. Sistema, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado pelo fato de que o motor (12) épreferencialmente, mas não exclusivamente, um motor depasso.
16. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o sistema de captura deimagens é composto por dois dispositivos de captura (15) e(16) que podem ser preferencialmente, mas nãoexclusivamente, do tipo CCD de linha.
17. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o compartimento dearmazenagem final (17) é um reservatório que pode serretirado ao final do processo de captura de imagem de todosos componentes da amostra.
18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17,caracterizado pelo fato de que o compartimento dearmazenagem final (17) funciona como uma gaveta.
19. Sistema automático para a classificação física deamostras de café, caracterizado pelo fato de compreender umprograma de computador capaz de executar as etapas de (A)calibrar os dispositivos de captura (15) e (16); (B)receber as imagens provenientes dos dispositivos de captura(15) e (16); (C) realizar o pré-processamento destasimagens; (D) extrair os atributos dos componentes daamostra de café através de suas imagens digitais; (E)realizar a classificação por defeitos; (F) realizar aclassificação por peneiras e (G) emitir um laudo dequalidade da amostra analisada.
20. Sistema, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de que as imagens adquiridasprovenientes dos dispositivos de captura (15) e (16) sãoarmazenadas no computador conectado à máquina conformedefinida na reivindicação 1.
21. Sistema, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de que a etapa de pré-processamento(C) consiste na segmentação e conciliação das imagensadquiridas pelos dispositivos de captura (15) e (16) .
22. Sistema, de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de que a segmentação da imagem doscomponentes da amostra de café é feita em relação ao restoda imagem, considerado como "background".
23. Sistema, de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de que a conciliação das imagensobtidas é feita por cada dispositivo de captura, obtendoduas representações digitais para cada componente daamostra de café, uma de cada face, podendo ser realizadotambém qualquer alteração na imagem necessária paraotimizar o processo de extração de atributos doscomponentes da amostra de café.
24. Sistema, de acordo com as reivindicações 19, 20, 21 e 22, caracterizado pelo fato de que a etapa de extraçãodos atributos (D) consiste em obter as característicassuficientes e necessárias das imagens dos componentes daamostra para a sua posterior classificação por defeitos (E)e por peneiras (F) , sendo os atributos (características),extraídos através das imagens segmentadas e conciliadas,realizadas no pré-processamento (C), de cada componente daamostra.
25. Sistema, de acordo com a reivindicação 23,caracterizado pelo fato de que para cada componente daamostra é criado um vetor de atributos numéricos quedescreve suas características físicas, sendo que este vetorde atributos contém as características das duas faces docomponente.
26. Sistema, de acordo com a reivindicação 24,caracterizado pelo fato de que os atributos devem descreverpreferencialmente, mas não exclusivamente, ascaracterísticas relativas à forma, à cor e à textura doscomponentes da amostra.
27. Sistema, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de que a etapa de classificação pordefeitos (E), contabiliza os atributos relevantes quedescrevem as características de um componente da amostra,através de um sistema inteligente preferencialmentedescrito como uma rede neural artificial.
28. Sistema, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de que a rede neural é constituídade uma camada de entrada dos dados, uma camada demodificação desses dados (camada oculta ou escondida) e umacamada de saída.
29. Sistema, de acordo com a reivindicação 28,caracterizado pelo fato de que cada camada é constituída denódulos (neurônios) onde os dados são modificados segundo afunção de transferência com o campo de variação entre 0 e 1, caso se utilize uma função de ativação logística.
30. Sistema, de acordo com a reivindicação 28,caracterizado pelo fato de que a camada de entrada recebeas variáveis, e cada variável assume diversos valoresdiferentes, sendo que os neurônios de uma camada estãointerligados com todos os neurônios da camada subseqüente,sendo cada uma das interligações possuindo um peso Wi,j quemultiplica a saída do neurônio anterior para gerar aentrada do neurônio subseqüente.
31. Sistema, de acordo com a reivindicação 27,caracterizado pelo fato de que o sistema inteligenteapresenta também a classe de defeito caso o componente sejaclassificado como um defeito.
32. Sistema, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de que o programa de computadorenumera a quantidade de grãos normais e a quantidade e tipode componentes defeituosos para a emissão do laudo deavaliação (G) da amostra.
33. Sistema, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de que a etapa de classificação porpeneiras (F) utiliza os atributos adquiridos em (D) quecaracterizam o tamanho de um componente da amostra de cafépara determinar a qual peneira ele pertence.
34. Sistema, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de que o programa de computadorconta o número de componentes pertencentes a cada peneirapara a emissão do laudo de avaliação (G) da amostra.
35. Processo para análise de amostras de café,caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas:o conteúdo da amostra é depositado no disco detransporte horizontal (11) através da rampa de transportevertical (5);o disco de transporte horizontal (11) é rotadoininterruptamente, caso não ocorra nada de anormal, nosentido indicado na Figura 4;após a captura da imagem, os componentes da amostra decafé são transportados pelo disco de transporte horizontal(11) em direção ao anteparo de recolhimento (13) e são retirados do disco de transporte horizontal (11) , sendoexpelidos pelo anteparo de recolhimento (13); eapós expelidos, os componentes da amostra sãoarmazenado no compartimento de armazenagem final (17).
36. Processo, de acordo com a reivindicação 35,caracterizado pelo fato de que durante a análise da amostrade café, os componentes da amostra são transportados pelaárea de visão dos dispositivos de captura (15) e (16) ,obtendo uma imagem das duas faces dos componentes.
37. Processo, de acordo com a reivindicação 35,caracterizado pelo fato de ser implementado no sistemaconforme definido nas reivindicações 1 a 31.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BRPI0804903 BRPI0804903A2 (pt) | 2008-11-18 | 2008-11-18 | sistema automático para classificação fìsica de amostras de café e processo para análise das mesmas |
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| BRPI0804903A2 true BRPI0804903A2 (pt) | 2010-07-27 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN118429729A (zh) * | 2024-07-04 | 2024-08-02 | 江西软件职业技术大学 | 一种基于机器视觉的茶叶分级及拼配优化方法 |
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2008
- 2008-11-18 BR BRPI0804903 patent/BRPI0804903A2/pt not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
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