ChloroScanner: equipamento portátil para detecção precoce de doenças em plantas

• Processo: 23/11112-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2023
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2024
• Área de conhecimento: Interdisciplinar
• Pesquisador responsável: Montcharles da Silva Pontes
• Beneficiário: Montcharles da Silva Pontes
• Empresa: Agroptica Instrumentação e Serviços Ltda
• CNAE: Fabricação de aparelhos e equipamentos de medida, teste e controle ; Desenvolvimento e licenciamento de programas de computador não-customizáveis ; Testes e análises técnicas
• Vinculado ao auxílio: 23/03571-0 - ChloroScanner: equipamento portátil para detecção precoce de doenças em plantas, AP.PIPE
• Assunto(s): Instrumentação Diagnóstico precoce Diagnóstico de doenças em plantas Agronegócio Fluorescência Clorofila Dispositivos portáteis Equipamentos para diagnóstico
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: agronegócio | Detecção de doenças em plantas | Detecção precoce | Fluorescência da clorofila | Imagem de Fluorescência | instrumentação | Instrumentação

Resumo

O projeto propõe o desenvolvimento de um equipamento funcional de imagem de fluorescência modulada por pulsos, que seja portátil, de manejo simples e com custo de fabricação relativamente baixo, baseado na utilização de um sensor de imagem de contato (CIS) que facilite a detecção precoce de doenças em plantas, a partir de análises in vivo das folhas. Para isso, nesta primeira fase será construído um protótipo funcional a partir do desenvolvimento de hardware e software adequados para compor o equipamento. Os equipamentos portáteis empregados na atualidade para obtenção de imagem de fluorescência da atividade fotossintética em plantas com intuito de detectar anomalias, caracterizam-se basicamente por utilizar um sensor do tipo CCD, em combinação com um arranjo de leds de alta potência como fonte de excitação. Essa combinação requer (i) um alto consumo de energia para alimentar os LEDs de alta potência, demandando o uso de baterias custosas e de grande porte e (ii) a utilização de elementos ópticos caros, impactando o volume (tamanho) e o custo final do equipamento. Por regra geral, esses equipamentos são constituídos por múltiplos componentes (computador, baterias, câmara, etc.), dificultando ou, até mesmo, inviabilizando sua utilização em campo (in loco). Por consequência, esta situação também é responsável pela indisponibilidade de bases de dados de imagens de fluorescência obtidas diretamente nas lavouras que possam auxiliar no diagnóstico precoce de doenças e outros problemas com base no uso dos dados (imagens) para identificação de padrões complexos por meio de algoritmos de aprendizado de máquina. O sistema proposto para ser desenvolvido no âmbito deste projeto baseia-se na substituição do tradicional sensor CCD pelo sensor CIS, amplamente utilizado nos scanners de mesa e portáteis, caracterizando-se por (i) menor consumo de energia, (ii) dispensar elementos ópticos complexos por adotar uma distância focal fixa, (iii) minimizar o efeito da luz externa na amostra ao atuar em contato direto com a mesma e, finalmente, (iv) utilizar a própria fonte de luz do sensor CIS (uma tríade de LEDs R, G e B e um elemento que funciona como guia de luz) como fonte de excitação. O desenvolvimento proposto permitirá a criação de um equipamento muito mais compacto, de menor preço e consumo de energia; mais compacto porque o sensor CIS possui dimensões da ordem de 24,0 x 2,0 x 1,5 cm, em que já estão incluídos um sistema de lentes cilíndricas, um sistema de iluminação por LEDs e a guia de luz. De baixo preço porque um sensor CIS tem atualmente um custo médio de U$ 14,00 e, finalmente, de baixo consumo de energia, permitindo aplicações portáteis com alimentação a base de baterias com autonomia de entre 100 digitalizações (baterias AAA como o iScan, com um valor de comercialização de aproximadamente R$ 300,00) até 1000 digitalizações (quando alimentado com uma bateria própria recarregável, como os modelos DOXIE Q e DOXIE Q2, com um valor de comercialização em torno de R$ 1200,00). Scanners portáteis usualmente armazenam as imagens digitalizadas em uma memória Micro SD, e alguns modelos possuem conectividade WiFi. Os valores de comercialização mencionados podem ser utilizados para se ter uma ideia dos possíveis custos de fabricação do equipamento proposto, uma vez que os custos com componentes eletrônicos e mecânicos serão similares. (AU)