01/02/2022
Estudantes dos cursos de Engenharia Mecânica e Mecatrônica desenvolvem um software que conta o número de sementes que passa por dosador de plantio
Leandro Steiw
A visão computacional é uma ferramenta tecnológica poderosa usada em diversos setores, entre os quais o agronegócio. Os alunos das Engenharias e do novo curso de Ciência da Computação do Insper são preparados para atuar na área. Essa experiência resultou no trabalho “Sistema Automatizado de Testes com Visão Computacional para Análise de Desempenho de Plantio”, produzido pelos alunos André Franco Annunziato e Kevin Liu, da Engenharia Mecatrônica, e Gabriel Heusi Pereira Bueno de Camargo, da Engenharia Mecânica. Orientados pelo professor Carlos Magno de Oliveira Valente e com mentoria de Ronaldo Marques, os três desenvolveram um sistema de detecção da presença ou ausência de sementes no conjunto de discos do dosador Selenium, da fabricante de equipamentos de plantio J. Assy. O dosador é usado no plantio de algodão, canola, feijão, milho, soja e sorgo.
Durante a dosagem e o plantio das sementes, o produtor precisa saber se a semente foi plantada e se não foram despejadas duas sementes no mesmo lugar. Uma câmera instalada em um visor do dosador grava o processo. No entanto, a análise desse vídeo é feita posteriormente, com contagem visual humana de 1.000 a 2.000 sementes girando numa velocidade de 40 rotações por minuto. Usando os conhecimentos de visão computacional, André, Gabriel e Kevin desenharam um software que detecta as três formas pelas quais a semente passa pelos furos do disco. Na singulação, há uma única semente por furo, garantindo a semeadura adequada. Mas podem ocorrer duas sementes num mesmo furo ou até mesmo nenhuma semente, gerando desperdício de grãos e perda de dinheiro.
No final do projeto, as partes consideraram os resultados satisfatórios. Foi possível garantir um ligeiro ganho de agilidade no processo de análise e, principalmente, no de apuração das sementes. O vídeo é gravado e reproduzido do jeito tradicional, só que o software faz em minutos o que uma pessoa levaria horas para terminar. Esse foi o maior ganho de eficiência, porque o funcionário pode se dedicar a outra atividade. Além disso, o sistema automatizado gera um relatório completo com data, hora, nome, cultura, número de singulações, número de falhas e duplos e suas percentagens de ocorrência.
O aluno André Annunziato diz que a ideia da parceria era diagnosticar o novo modelo de dosador pneumático da J. Assy, criando uma ferramenta de testes. “Eles tinham um produto que, basicamente, facilitava o plantio, alocando as sementes no lugar certo e com a velocidade certa na hora de plantar. A nossa demanda foi verificar o funcionamento e a eficiência. Então, analisamos o percurso das sementes por dentro do dosador para ver se, no final, elas caíam certinho dentro da terra para germinar”, diz André.
Identificado o processo, os estudantes selecionaram alguns tipos de sementes para teste, porque o escopo do trabalho incluía um protótipo funcional, a ser entregue num prazo exíguo de três meses. “A complexidade do projeto aumentaria muito se considerássemos todos os tipos de sementes, porque algumas são coloridas, outras mais escuras, as áreas superficiais são diferentes. Isso tudo fugiria do nosso escopo”, conta o aluno Kevin Liu. Para cada tipo de semente, a empresa adotava um disco de cor diferente. Para os primeiros testes do sistema automatizado, as sementes grafitadas proporcionavam maior contraste na imagem filmada, principalmente quando colocadas sobre um disco branco. Foi essa configuração que o grupo escolheu para testar a leitura do novo software.
O programa para o sistema automatizado foi criado em LabVIEW, linguagem de programação gráfica poderosa para o campo da visão computacional e do processamento de imagens, com o qual a empresa já estava familiarizada. Dentro do processo da aprendizagem, o projeto contemplava duas grandes áreas: as aplicações de visão de máquina e as empresas que desenvolvem tecnologias para o agronegócio. André e Kevin já haviam cursado a disciplina de Visão de Máquina, então pesou para eles a primeira experiência na escolha do tema. Por sua vez, Gabriel fizera algumas atividades de agronegócio no Insper e, inicialmente, se interessou pela segunda área.
Segundo o professor Carlos Valente, o grupo foi montado sob a perspectiva da multidisciplinaridade, pois um dos alunos é da Engenharia Mecânica e entende mais de agronegócio, e dois são da Mecatrônica e têm habilidade em programação. “Os professores cruzam as competências prévias de cada aluno ao longo do curso com as necessárias para um dado projeto. Os conhecimentos do André, do Gabriel e do Kevin se complementaram”, diz o orientador.
Valente afirma que o Projeto Final de Engenharia (PFE) é formatado para seguir diversos caminhos e desafiar os estudantes a aprimorarem aptidões, como a delimitação do escopo com a empresa parceira, algo que farão na vida profissional. “Clientes e fornecedores poderão pedir algumas coisas que são inviáveis de resolver em determinado prazo ou com os recursos disponíveis. Coube a eles dimensionar o tempo e os recursos que três pessoas tinham para entregar um produto viável”, diz o professor. “Nesse sentido, eles foram bem-sucedidos.”
No Insper, a proposta do PFE é a formação profissional dos alunos, colocando-os à frente do desenvolvimento de um projeto real para uma empresa real, com negociação de escopo, cumprimento de prazos, entrega de produto ou serviço e satisfação dos termos acordados. Como outros projetos executados nos dois últimos anos, os três estudantes também precisaram respeitar os protocolos de segurança da pandemia da covid-19, que reduziram os encontros presenciais ao limite do necessário. Para organizar as tarefas na fase técnica, André, Gabriel e Kevin usaram as metodologias ágeis, um conjunto de princípios de interações humanas adotado pela indústria de tecnologia. “Mesmo durante a pandemia, eles estabeleceram uma dinâmica de contatos por videoconferências e alinharam as expectativas e as entregas junto ao gestor da parte da empresa”, afirma Valente. O empenho valeu: no final do segundo semestre de 2020, o projeto ficou entre os destaques do PFE, apreciados o desempenho do trabalho, o feedback da empresa e a relevância do tema, entre outros quesitos. “São escolhidos aqueles projetos que tiveram um resultado satisfatório tanto individualmente quanto em grupo”, diz Valente.
