SPCB - Simpósio de Pesquisa dos Cafés do Brasil
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Item Rede neuronal artificial para determinação da umidade de frutos de café(2003) Pinto, Francisco de Assis de Carvalho; Corrêa, Paulo César; Queiroz, Daniel Marçal de; Oliveira, Alisson Sanguinetti Cruz de; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do CaféA adoção do manejo a sítio específico das culturas agrícolas - Agricultura de Precisão - tem, geralmente, como ponto de partida para uma linha de procedimentos, a elaboração de um mapa de produtividade durante a colheita. Para a obtenção desse mapa, a determinação da umidade do produto é um parâmetro fundamental. Portanto, a adoção dessas práticas tem se limitado às culturas onde a determinação de umidade em tempo real é uma realidade tecnológica. No momento da colheita, os frutos do café apresentam desuniformidade de maturação e elevado teor de umidade. Porém, cada estádio de maturação dos frutos no momento da colheita tem uma cor bastante característica. Por causa disso, a informação espectral adquirida, por exemplo, em imagens dos frutos, podem ser utilizadas para caracterização da umidade dos frutos de café no momento da colheita. As técnicas de inteligência artificial como, por exemplo, as redes neuronais artificiais, têm sido utilizadas em conjunto com o processamento de imagens para automação da interpretação da cena. Dessa maneira, o objetivo do presente estudo foi o desenvolvimento e teste de uma rede neuronal artificial (RNA) para estimar a umidade dos frutos de café em imagens digitais. Os frutos de café (Coffea arabica L.) da variedade Catuaí Vermelho, foram colhidos manualmente, aleatoriamente, em diversas plantas, por três catadores que classificaram os frutos visualmente em: cereja, verde e passa. As amostras dos catadores originaram uma amostra composta para cada tipo de fruto. Cada amostra composta foi dividida em 10 sub-amostras cujas as imagens foram adquiridas por uma câmera de vídeo digital, Duncantech MS3100, e levadas à estufa, 103 ± 1° C por 72 horas, para determinação da umidade. O processamento das imagens coloridas se resumiu na geração de imagens monocromáticas que representasse ou as bandas R, G e B separadamente ou a razão entre duas bandas (R/G, R/B e G/B). A RNA era composta de cinco camadas: uma de entrada, três intermediárias e uma de saída. A camada de entrada era constituída pelo vetor com os valores dos pixels de um sub-bloco da imagem processada com 5x5 pixels. Foram testadas seis combinações diferentes de números de neurônios nas camadas intermediárias. A camada de saída era constituída por um neurônio que determinava a umidade dos frutos que estavam representados no vetor de entrada. Foi desenvolvida uma rede para cada tipo de imagem processada que foram treinadas pela técnica da retro-propagação do erro. Foram retirados 10 sub-blocos, aleatoriamente, para cada imagem representando estádios de maturação diferentes de fruto de café, totalizando 300 sub-blocos (3 estádios x 10 sub-amostras x 10 sub-blocos). A rede foi treinada com 200 vetores retirados, aleatoriamente, desses sub-blocos e os restantes 100 vetores foram utilizados para testar a RNA treinada. A rede 100x100x100 apresentou o menor erro médio quadrado de 2,75 com as amostras de teste quando utilizou as imagens processadas pela razão entre a banda vermelha e verde (índice R/G), apresentando um valor, equivalendo a erro médio de 1,66% de teor de umidade em base úmida. Este valor foi considerado satisfatório, pois é semelhante ao erro apresentado pelos determinadores de umidade convencionais. Quando se utilizou apenas uma banda (R, G ou B), o treinamento foi interrompido por atingir o gradiente mínimo na curva de erro dos parâmetros livres da rede, isto indica uma dificuldade da arquitetura da rede testada de "aprender" o problema apenas com uma banda espectral.Item Potencial de utilização de técnicas de sensoriamento remoto de alta resolução para cafeicultura de precisão em montanha(2003) Sena, Darly Geraldo de; Pinto, Francisco de Assis de Carvalho; Queiroz, Daniel Marçal de; Khoury, Joseph K.; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do CaféCom o desenvolvimento tecnológico nas áreas de eletrônica, computação e sistemas inteligentes, o setor agrícola antevê a possibilidade da otimização do uso de insumos, com uso adequado ao potencial produtivo de parcelas ou de talhões. Este é objetivo da Agricultura de Precisão (AP) onde, muitas vezes, a tomada de decisão a respeito das práticas ocorre com base na análise espacial e temporal de mapas de produtividade, de fertilidade do solo, de distribuição de pragas, doenças ou plantas daninhas entre outros. A elaboração dos mapas de produtividade com base em sensores a bordo de colhedoras de grãos já está comercialmente disponível. Para a cultura do café trabalhos vêm sendo desenvolvidos, entretanto a variabilidade da umidade dos frutos no momento da colheita dificulta o desenvolvimento destes sistemas. Na cafeicultura de montanha, devido à dificuldade de mecanização, o desafio para elaboração dos mapas de produtividade é ainda maior. Para algumas culturas anuais, trabalhos já demonstraram a possibilidade da previsão da produção e sua variabilidade, além da identificação de outros fatores tais como pragas, doenças, status nutricional e plantas daninhas, utilizando-se imagens obtidas durante o ciclo da cultura. Este trabalho está inserido no projeto denominado "Desenvolvimento de Técnicas de Agricultura de Precisão para Cafeicultura de Montanha" financiado pela FAPEMIG e que, entre outras técnicas, pretende explorar o uso do sensoriamento remoto para AP nestas condições. O objetivo deste trabalho é apresentar resultados preliminares que demonstram o potencial do uso de imagens digitais de alta resolução obtidas a bordo de aeronave, para identificar diferentes padrões nas imagens da cultura cafeeira. Neste trabalho foram utilizadas imagens infravermelho falsa cor de talhões de café de uma propriedade no município de Viçosa, MG com relevo montanhoso quais foram obtidas a bordo de uma aeronave a 1000 m de altura, utilizando uma câmera digital Duncantech MS 3100 equipada com uma lente de 17mm de comprimento focal. As imagens apresentavam dimensão de 1039 (V) por 1392 (H) pixels, o que representava uma resolução de, aproximadamente, 25cm por pixel. Utilizou-se o programa computacional MATLAB para o processamento de imagens. Foram selecionados blocos de 50x50 pixels (aproximadamente 31m 2 ) de 4 classes: cafezal em formação (3 anos); cafezal em formação com plantas daninhas nas entrelinhas; cafezal em produção (6 anos) e cafezal em produção com plantas daninhas nas entrelinhas. Os blocos foram processados utilizando-se o índice de vegetação da diferença normalizada (NDVI), que utiliza as bandas do infravermelho e vermelho da imagem. Dos blocos processados foram extraídas as 13 características utilizadas para classificação: média e desvio padrão dos valores numéricos dos pixels; quatro parâmetros das matrizes de co-ocorrência dos valores dos pixels (entropia, momento angular, valor médio e momento da diferença inversa); e os percentis 2, 10, 30, 50, 70, 90 e 98 dos histogramas dos blocos processados. Foi realizada a análise multivariada com os vetores de características representando cada classe. A análise dos escores das três primeiras canônicas (Ã 2 = 1) pelo teste T 2 de Hotelling mostrou que os vetores de médias das classes diferiram entre si ao nível de 1% de probabilidade. Este resultado indica que as características selecionadas têm potencial para discriminar as classes utilizadas neste trabalho. Tratam-se de resultados preliminares, onde foram utilizados poucos blocos de apenas quatro classes, mas que demonstram o potencial do uso do sensoriamento remoto de alta resolução para identificar padrões da lavoura cafeeira. Acredita-se que os padrões utilizados neste trabalho (idade e a presença de plantas daninhas) associados a outros (stand, espaçamento e vigor vegetativo, por exemplo) podem ser identificados nas imagens e utilizados na cafeicultura de precisão. Estes padrões podem permitir a identificação da variabilidade dentre ou entre talhões, estimar a produtividade e ajudar a explicar a sua variabilidade, além de auxiliar a tomada de decisão quanto às práticas agrícolas e a estratificação das amostragens de solo e tecido vegetal em zonas homogêneas.Item Análise de derriça de frutos do cafeeiro submetidos à vibração em laboratório(2003) Souza, Cristiano Marcio Alves de; Queiroz, Daniel Marçal de; Pinto, Francisco de Assis de Carvalho; Cecon, Paulo Roberto; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do CaféSeja pela arquitetura da planta e/ou desuniformidade de maturação e teor de umidade elevado, a colheita dos frutos do cafeeiro é considerada uma das mais difíceis de ser executada. As máquinas para a colheita dos frutos do cafeeiro desenvolvidas utilizam a vibração e/ou impacto como princípio de funcionamento. Para o desenvolvimento dessas máquinas é necessário, primeiramente, conhecer as propriedades mecânicas da madeira, a geometria do cafeeiro e a influência de parâmetros de vibração com detalhes, para que a partir daí, modelos matemáticos possam ser desenvolvidos para analisar a dinâmica da planta e auxiliar no projeto. Assim, este trabalho teve como objetivo estudar os efeitos da freqüência (13,3; 15,0; 18,3 e 20,0 Hz) e amplitude (11, 22 e 33 mm) de vibração e do comprimento do galho do cafeeiro (100 e 400 mm) sobre a derriça dos frutos de café Catuaí Vermelho, nos estádios de maturação verde, cereja e passas. O trabalho foi desenvolvido no DEA-UFV e os frutos de café utilizados nos testes foram obtidos em Fazendas localizadas na Região do município de Viçosa, MG. Uma máquina vibradora foi desenvolvida para a realização dos ensaios de derriça, sendo seu acionamento feito por um motor elétrico de 0,735 kW de potência, um inversor de freqüência, que foi acoplado ao sistema visando à variação da velocidade angular do motor elétrico e um sistema biela-manivela, com raio da manivela variável. Os galhos foram coletados aleatoriamente durante todo o dia e os ensaios realizados com no máximo duas horas após a coleta. Foram realizados dois ensaios, um visando analisar o tempo de derriça e outro visando analisar a eficiência de derriça. Para determinar o tempo que os frutos levavam para serem derriçados, os galhos foram cortados e preparados de forma que apenas um fruto fosse colocado na máquina em cada teste. Após esse ensaio foram ensaiados os galhos com dois tamanhos num intervalo de 10 segundos. Nos testes, foram determinados o diâmetro médio do galho, o comprimento e diâmetro do pedúnculo, o número de frutos verdes, cerejas e passas derriçados, a massa dos frutos e seus respectivos volumes. Montou-se um experimento no esquema de parcelas subdivididas, em que as parcelas constituíam as amplitudes, enquanto as subparcelas constituíram as freqüências de vibração, o tamanho dos galhos, o estádio de maturação dos frutos e a posição que esses se encontravam no ramo plagiotrópico, segundo o delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições. Os dados de eficiência e tempo de derriça foram submetidos à análise de variância e de metodologia de superfície de resposta, sendo os modelos escolhidos com base na significância dos coeficientes de regressão, utilizando-se o teste t a 0,05 de probabilidade e o coeficiente de determinação. A análise estatística dos dados foi realizada utilizando-se o programa computacional SAEG, versão 8. As amplitudes de vibração de 22 e 33 mm e as freqüências de vibração de 18 a 20 Hz proporcionaram maior eficiência de derriça e menores tempos de derriça dos frutos de café. A derriça de frutos no estádio de maturação cereja e passas foi mais fácil de ser realizada. Os frutos no estádio de maturação passas/secos demandaram menos tempo para serem derriçados que os verdes e cerejas. A posição dos frutos no ramo plagiotrópico não influenciou o tempo de derriça. Galhos mais longos dificultaram o processo de derriça.Item Avaliação de uma abanadora mecânica de frutos de café(2003) Souza, Cristiano Marcio Alves de; Queiroz, Daniel Marçal de; Pinto, Francisco de Assis de Carvalho; Teixeira, Mauri Martins; Consórcio Brasileiro de Pesquisa e Desenvolvimento do CaféA abanação manual, realizada geralmente na lavoura, é uma etapa da colheita de café e é um trabalho árduo e desgastante para o trabalhador, visto que requer resistência física e habilidade para sua execução, além de ser prejudicial a saúde, devido à contaminação do ar gerada no processo. Porém, a separação dos frutos de café das impurezas, decorrentes da colheita por derriça no chão ou no pano é indispensável para obtenção de um produto final de melhor qualidade. Além da eliminação de impurezas que normalmente acompanham os frutos após a colheita, tais como, terra, torrões, pedras, galhos e folhas, a abanação evita, também, problemas nas operações de secagem e beneficiamento, diminuindo, assim, o desgaste dos equipamentos envolvidos no processo. Para utilização em lavouras de regiões montanhosas, há necessidade de se desenvolver máquinas mais compactas, que demandam menor potência, e que apresente eficiência de abanação capaz de promover maior redução de mão-de-obra. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de uma abanadora de frutos de café, visando sua utilização em cafeicultura de montanha. A abanadora foi desenvolvida no LMA/ DEA/UFV e os testes de campo realizados em fazendas localizadas na Região do Município de Viçosa, MG. A estrutura da abanadora desenvolvida foi constituída de armação de aço carbono, tipo metalon 50x50 mm, de um conjunto de duas peneiras vibradoras e de um ventilador, acionados por motor elétrico de 1,47 kW de potência, de uma moega e de um duto de saída de ar e impurezas. A máquina apresentava 2000 mm de comprimento, 500 mm de largura e 1800 mm de altura total. A inclinação das peneiras foi de 4º. A peneira superior apresentava furos de 22 mm e a inferior de 6 mm. Na configuração da máquina, o ventilador foi localizado na estrutura de forma que houvesse fluxo de ar na parte inferior da moega, visando a retirada das folhas e impurezas leves. Os frutos de café e impurezas mais pesados eram separados pelas peneiras vibradoras. Os frutos do cafeeiro foram obtidos de derriça manual, sendo que cada teste foi conduzido com amostras de aproximadamente 30 kg. As amostras eram constituídas por 65,3 ± 12,5% de frutos de café no estádio de maturação cereja. A porcentagem de impurezas nas amostras foram de 16,6 ± 2,8%. Foram realizados ensaios com três amplitudes de oscilação das peneiras (10, 20 e 30 mm), sendo que em cada amplitude foram testadas duas aberturas da entrada de ar do ventilador (72 e 82 mm). A frequência de oscilação das peneiras foi mantida em 350 ± 10 rpm. Montou-se um experimento no esquema de parcelas subdivididas, em que as parcelas constituíam as amplitudes, enquanto a subparcela constituiu a abertura da entrada de ar do ventilador, segundo o delineamento inteiramente casualizado, com quatro repetições. Os dados de capacidade e eficiência de separação e potência exigida pela abanadora foram submetidos à análise de variância e as médias comparadas utilizando-se o teste Tukey, a 0,05 de probabilidade. A análise estatística dos dados foi realizada utilizando-se o programa computacional SAEG, versão 8. Os melhores resultados de desempenho da abanadora foram observados quando se utilizou amplitude de 20 mm e abertura da entrada do ventilador de 72 mm. A máquina apresentou capacidade de separação na faixa de 671,1 a 1911,1 kg h -1 . A eficiência de separação foi superior a 98,5%, independentemente da amplitude de vibração das peneiras e do fluxo de ar do ventilador. A potência exigida pela abanadora ficou na faixa de 0,80 a 1,20 kW, sendo que nas maiores capacidades de separação foram observados valores na faixa de 0,80 a 0,84 kW.