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A visão artificial em ambiente cientifico e de investigação está a converter-se num novo aliado no desenvolvimento de novos projetos com a aplicação de novas tecnologias. A microscopia ou a análise de imagens deram, nos últimos anos, um salto muito importante dentro da visão artificial.

Imensos setores de investigação na ciência e biomedicina, como a biologia, geologia, farmácia, medicina veterinária ou astronomia, beneficiaram com essa grande mudança. Também na física e em áreas relacionados com a fotónica e ótica, os sistemas de visão artificial têm sido largamente aplicados e não podemos deixar de destacar sua contribuição na medicina, especialmente nos componentes de sistemas complexos como a ressonância magnética, tomografia axial, radiologia, endoscópios, sistemas de oftalmologia, odontologia, medicina legal, ortopedia, cirurgia robótica, etc.

Para todos eles, o uso de microscopia e análise de imagens é fundamental para continuar a avançar nos seus programas de pesquisa, desenvolvimento e inovação.

No nosso artigo anterior sobre visão artificial em ambiente cientifico falamos sobre algumas soluções para este setor como câmaras hiperespectrais, câmaras de alta velocidade, software de visão ou do conceito de Deep Learning e os seus algoritmos.

Hoje vamos discutir novas soluções para aplicações de visão artificial em ambientes cientificos e de pesquisa; câmaras com sensor InGaAs, câmaras matriciais com prisma e kits para introdução à visão integrada ou embedded vision.

Câmaras com sensor InGaAs

Em ambientes cientificos, a captura de imagem em elevada qualidade é necessária para realizar a melhor análise, permitindo assim, obter os resultados corretos. Câmaras de alta resolução e sensibilidade são utilizadas frequentemente para essa finalidade. Normalmente não é necessária alta velocidade, mas sim, que sejam adaptáveis ​​a microscópios e possam ser integrados no software de análise de imagem a ser usado. No entanto, o requisito de alta velocidade dependerá da aplicação na qual o estudo é realizado. Por exemplo: aplicações balísticas, testes de colisão, biomecânica, etc., requerem altíssima velocidade, sistemas com memória e bateria integrada.

Os sensores InGaAs são fabricados com tecnologia e materiais diferentes dos sensores convencionais de silício e não são sensíveis à luz no espectro visível, exibindo exclusivamente o infravermelho entre 900 e 1700 nm.

Câmara de captura linear SWIR da série Linea

A série Linea SWIR da Teledyne Dalsa é composta por câmaras lineares de comunicação GigE e possui um sensor de imagem InGaAs de última geração, com altíssima resposta e baixo ruído, o que permite imagens na faixa espectral infravermelha de onda curta (SWIR), entre 950 a 1700 nm. Esta combinação de recursos facilita o trabalho em aplicações de visão artificial; alta velocidade, alta resolução, ciclo contínuo e E/S programáveis. Além disso, eles são compatíveis com softwares de visão artificial, como Sherlock e Inspect, mas também com bibliotecas de programação, como Halcon.

A Linha SWIR é interessante para aplicações no setor alimentar, pois têm a capacidade de deteção de água e humidade, marcas não visíveis a olho humano ou corpos estranhos. Também é ideal para aplicações como classificação de objetos e na inspeção de painéis solares.

Neste caso de sucesso, desenhado totalmente em Espanha após intensos 3 anos de trabalho de Investigação, Desenvolvimento e Inovação (I + D + i), mostramos o uso da visão artificial para a automação dos processos de contagem e embalamento no setor de sementes (em espanhol) com câmaras da série Linea.

Nos últimos anos, tem crescido a aplicação nas artes, pois ao trabalhar com um comprimento de onda além do infravermelho, permite penetrar nas camadas de tinta e observar a linha original do artista oculta no carvão por baixo da pintura.

Câmara SWIR com sensor InGaAs série Goldeye

As câmaras Allied Vision, série GoldEye produzem excelentes imagens de baixo ruído com uma alta gama dinâmica, graças a um sensor matricial InGaAs de alta sensibilidade no comprimento de onda de 950-1700 nm.

Alguns dos modelos incorporam arrefecimento termoelétrico ativo (TEC) no sensor, que é ideal para aplicações com longos tempos de exposição até 10 segundos como a astronomia. Isso permite capturar as estrelas, procurando outros comprimentos de onda que o olho humano não vê. São uma boa escolha para aplicações no ambiente cientifico além do espectro visível.

As câmaras Goldeye podem ser usadas em várias áreas de aplicação, como pesquisa médica e biológica, inspeção de semicondutores, na energia fotovoltaica, espectroscopia, agronomia e muitas outras disciplinas das ciências da vida, bem como controlo de qualidade, na automação e deteção de água ou humidade…

Câmaras matriciais com prisma

Uma das soluções mais interessantes e especiais na visão artificial em ambientes cientificos e de pesquisa são as câmaras matriciais com prisma.

Este tipo de câmaras fornece imagens simultâneas de 3 bandas espectrais diferentes numa só câmara: um canal de cor visível de 400-670 nm, um canal de infravermelho próximo (NIR) de 700-800 nm e um segundo canal NIR de 820- 1000 nm. Isso torna possível detetar ou inspecionar simultaneamente elementos visíveis, bem como analisar materiais ou defeitos usando as suas características espectrais dentro de uma única banda NIR ou quando combinados em ambas as bandas NIR.

Câmara de digitalização de área multiespectral e multisensor da Série Fusion

As câmaras da série JAI FUSION possuem modelos que nos permitem customizar o produto para poder escolher o comprimento de onda que queremos que cada sensor veja separadamente, permitindo-nos tirar 3 imagens com os espectros que nos interessam, mesmo que sejam diferentes.

Em câmaras baseadas em prisma, os blocos dos prisma consistem em revestimentos dicróicos rígidos que são filtros de interferência na natureza. Esses filtros são responsáveis ​​pela separação primária da luz que entra.

Este tipo de tecnologia baseada em prisma também está disponível em câmaras lineares para aplicações de produção contínua ou aplicações de alta velocidade onde uma análise intensiva de cores é necessária, como inspeção de papel, plástico, filme, têxteis, qualidade de impressão e inspeção no processamento da indústria de alimentar.

Porém, da mesma forma que nas câmaras matriciais, o prisma reduz a transmissão de luz e, portanto, devemos considerar o uso de sensores com maior sensibilidade ou iluminação mais potente.

Kits de protocolo embedded

A visão integrada ou embedded vision é uma nova tecnologia que abre novas formas de aplicação na visão artificial. Consiste na integração de módulos de câmaras adaptadas que se integram diretamente em máquinas ou dispositivos, onde, em conjunto com plataformas informáticas customizadas e menor consumo de energia, possibilitam o processamento inteligente de imagens nas mais diversas aplicações sem a necessidade de um PC industrial clássico.

Se quiser saber mais sobre a tecnologia “embedded vision”, leia este artigo publicado no grupo STEMMER IMAGING, do qual pertencemos. Será interessante.

Para aqueles utilizadores que desejam descobrir a embedded vision, mas não querem fazer um investimento significativo desde o início, o kit inicial de desenvolvimento das câmaras Alvium pode ser uma opção perfeita, pois inclui tudo que precisa para iniciar um protótipo e tem um custo reduzido.

Dependendo das necessidades da aplicação, existem 2 kits diferentes disponíveis:

1 Kit básico de desenvolvimento:

Composto por:

  • Câmara CSI-2 modelo Alvium 1500 C-500c de 5 Mpixel, S-mount e carcaça aberta, equipada com sensor CMOS
  • Acessórios: adaptador de tripé para câmara, lente mount-S de distância focal de 8 mm, cabos flexíveis CSI-2 220 mm
  • Placa adaptadora para NVIDIA Jetson Nano pré-configurada
  • Cartão SD pré-configurado com controlador CSI-2 incluído

A instalação do kit é muito fácil. Mostramos como fazer:

2- Kit inicial de desenvolvimento + software Halcon:  

Com este kit podem ser feitas várias aplicações; Matching, rastreabilidade de produtos e OCR, identificação de pose e classificação baseada em Deep Learning.

Composto por:

Hardware: 

  • Câmara CSI-2 modelo Alvium 1500 C-500c de 5 Mpixel, S-mount e carcaça aberta, equipada com sensor CMOS
  • Acessórios: adaptador de tripé para câmara, lente S-6-F1.8-5MP-T1-2.5-IRC, cabo flexível CSI-2 de 420 mm
  • Placa adaptadora para NVIDIA Jetson Nano pré-configurada
  • Triângulo PCB para demonstração de aplicações

Software:

  • Machine vision Software MVTec HALCON *
    (na forma de aplicação de demonstração baseado em navegador e executável sem licença adicional)
  • Driver MIPI CSI-2
  • Cartão de imagem SD predefinido

* Com o kit inicial, pode executar os exemplos das aplicações pré-instalados. Aplicações personalizadas podem ser desenvolvidos usando a vasta caixa de ferramentas do HALCON com uma licença de desenvolvimento MVTec HALCON (não incluída).

E até aqui foi o artigo de hoje. Fica a falta um último artigo dedicado a esta área com mais soluções. Vamos prepará-lo!

Certamente depois desta leitura, e especialmente se já leu a primeira parte que dedicamos a outras soluções para visão artificial em ambientes cientificos e de pesquisa, que encontrou uma ideia interessante que pode aplicar a este processo ao qual ainda resiste.

Se não sabe como começar ou se tem dúvidas sobre algum ponto que apresentamos, não hesite em entrar em contato com um dos nossos especialistas da INFAIMON. Teremos o maior prazer em ajudá-lo.