Lummina 8: incubadora com análise óptica por oito câmeras

A Lummina 8 nasceu de uma ideia da Maxximed para automatizar a leitura de indicadores biológicos utilizados na verificação de processos de esterilização.

O produto precisava incubar simultaneamente oito amostras e acompanhar automaticamente sua evolução por meio de um sistema óptico baseado em câmeras.

O desenvolvimento foi realizado em parceria entre a ECK e a WLD, combinando eletrônica embarcada, controle térmico, processamento de imagem e desenvolvimento da interface do equipamento.

Lummina 8 começou pela validação do conceito

Antes de chegar à ECK, a Maxximed já havia tentado desenvolver a solução com outros fornecedores, mas o conceito ainda não havia sido demonstrado de maneira satisfatória.

Por isso, em vez de partir diretamente para o desenvolvimento completo do produto, foi proposta uma etapa inicial de validação.

A ECK desenvolveu um MVP funcional com o objetivo específico de verificar se seria possível detectar de forma confiável a resposta óptica das amostras utilizando câmeras.

O acordo foi estruturado para reduzir o risco tecnológico para o cliente: primeiro seria comprovado o princípio de funcionamento e, somente depois, o projeto avançaria para o produto completo.

Os primeiros testes confirmaram que a arquitetura era viável. A partir dessa validação, começou o desenvolvimento definitivo da Lummina 8.

Oito posições monitoradas por câmeras

A Lummina 8 foi projetada com oito posições independentes de incubação.

Cada posição recebe uma amostra utilizada para verificar a eficácia de um processo de esterilização.

Após o processo, a amostra é incubada em condições controladas. Quando há sobrevivência microbiológica, ocorre uma resposta óptica associada à atividade biológica que pode ser acompanhada pelo sistema.

Na Lummina 8, essa evolução é monitorada por câmeras. O equipamento captura imagens das amostras e utiliza processamento digital para determinar seu estado.

Raspberry Pi para processamento de imagem e interface

O núcleo de alto nível do equipamento é baseado em Raspberry Pi.

Essa plataforma foi utilizada para as funções que exigiam maior capacidade de processamento e uma interface gráfica mais sofisticada.

• aquisição das imagens das câmeras;
• processamento das imagens;
• análise da resposta óptica das amostras;
• gerenciamento da tela frontal;
• interface com o usuário;
• registro das informações;
• impressão dos resultados.

A utilização de uma plataforma Linux também trouxe flexibilidade para evolução do software e implementação de recursos adicionais.

STM32 para controle em tempo real

Enquanto o Raspberry Pi executava as funções de processamento e interface, um microcontrolador STM32 cuidava das tarefas de controle direto do equipamento.

Entre suas responsabilidades estavam o controle de temperatura da incubadora e o gerenciamento da seleção das câmeras.

Essa divisão permitiu utilizar cada plataforma na função em que era mais adequada: o Raspberry Pi para processamento e interface, e o STM32 para as tarefas determinísticas de controle do hardware.

Controle térmico e aquisição óptica trabalhando juntos

Uma incubadora para indicadores biológicos exige estabilidade térmica.

A reação observada nas amostras depende de condições de incubação controladas, portanto o sistema precisava manter a temperatura dentro da faixa definida enquanto simultaneamente realizava a leitura óptica.

Isso exigiu integrar controle térmico, seleção de canais, aquisição de imagens, processamento e interface gráfica em uma única arquitetura.

O resultado foi um equipamento significativamente mais complexo do que uma incubadora convencional.

Do MVP ao produto comercial

Depois da validação inicial, o projeto evoluiu para um produto comercial completo.

Além do circuito eletrônico, foi necessário integrar oito canais de leitura, câmeras, processamento Linux, microcontrolador STM32, controle térmico, display gráfico, interface de usuário, impressão, mecânica, firmware e software.

Esse tipo de arquitetura exige que hardware, firmware e software sejam desenvolvidos de forma coordenada, porque alterações em um subsistema podem afetar diretamente o comportamento dos demais.

Um projeto que permaneceu estável no mercado

A Lummina 8 chegou ao mercado e passou a fazer parte da linha comercial da Maxximed.

O equipamento foi apresentado em feiras e permaneceu em comercialização ao longo dos anos.

Um aspecto relevante é que, depois dos ajustes realizados durante o desenvolvimento, não foram necessárias grandes alterações de arquitetura durante aproximadamente quatro anos de utilização comercial.

Isso é significativo em um produto que combina controle térmico, processamento de imagem, múltiplas câmeras e uma interface gráfica sofisticada.

A importância de validar antes de desenvolver

Talvez a principal lição desse projeto esteja no início do processo.

Quando existe uma incerteza tecnológica relevante, desenvolver imediatamente o produto completo pode representar um risco elevado para cliente e fornecedor.

No caso da Lummina 8, primeiro foi demonstrado que o princípio físico e o método de leitura funcionavam. Somente depois foram investidos recursos no produto definitivo.

O MVP inicial permitiu eliminar a maior incerteza técnica antes que fossem desenvolvidos mecânica, eletrônica e software completos.

Engenharia multidisciplinar aplicada ao produto

A Lummina 8 é um exemplo de produto em que não existe uma única tecnologia dominante.

O resultado depende da combinação de eletrônica embarcada, controle térmico, visão computacional, Linux, firmware, interface gráfica e integração mecânica.

A participação da ECK esteve justamente nessa integração entre as diferentes tecnologias necessárias para transformar uma ideia inicialmente difícil de validar em um produto comercial.

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