[001] A presente patente de invenção pertence ao campo técnico de métodos ou dispositivos de leitura e identificação de padrões visando a preparação e aplicação de cosméticos, mais especificamente apresenta um dispositivo e método de aplicação automática de produto cosmético em usuário, compreendido por um dispositivo portátil com câmera acoplada para reconhecimento do lábio e geração de G-code ou Código G (linguagem computacional responsável por comandar movimentos de uma máquina) de descrição de percurso e acionamento de Comando Numérico Computadorizado - CNC para controle de movimentação de mecanismo de movimentação de produto cosmético, tal como um batom, em usuário.

ESTADO DA TÉCNICA

[002] Representando uma necessidade há muito procurada pelo estado da técnica, diversos aparelhos e métodos de aplicação automática de cosméticos em usuários são divulgados em documentos de patente, por exemplo, tal como visto nas publicações PI1107004-8; US10479109; CN103885461, US9811717 e EP3384802B1.

[003] O documento de patente EP3384802B1 prevê ainda a utilização de um processamento por Comando Numérico Computadorizado - CNC para controle de movimentação de um mecanismo de maquiagem automática, por meio do acionamento de atuadores em movimentação em direções X, Y e Z. Ainda, o documento de patente WO 13040865 também demostra a utilização de um mecanismo CNC para movimentação em eixos, suportado em um corpo de estrutura principal.

[004] No que se refere à utilização da técnica de Código G para interpretação, controle, acionamento de motores de passo visando o direcionamento de um aplicador, no caso particular de impressão 3D, é apresentada pelo documento CN1 13071097.

[005] Em particular, o documento de patente BR102020022162-0 intitulado “Método de Detecção e Segmentação da Região Labial”, de titularidade da mesma requerente da presente invenção, já prevê a utilização de algoritmos de aprendizagem profunda (deep learning), aprendizado de máquina (machine learning) e inteligência artificial de modo para detecção e segmentação da região labial de forma precisa, para que seja possível a aplicação automática de produtos labiais.

PROBLEMA TÉCNICO

[006] Apesar do estado da técnica prever a existência de diversos aparelhos e métodos de aplicação automática de cosméticos em usuários, ou mecanismos que atuam por CNC, ou ainda a utilização de técnicas de Código G já conhecida da impressão 3D para acionamento/movimentação de motores de passo, tais documentos carecem de apresentar um dispositivo cujo arranjo do mecanismo de movimentação e disposição da câmera permitam sua maior compactação e portabilidade.

[007] Ademais, o estado da técnica também carece de fornecer uma única solução que associe tal compactação e portabilidade do dispositivo com características desejáveis de maior velocidade e precisão na obtenção e processamentos de imagem, geração de Códigos G e acionamento dos mecanismos por CNC, por exemplo, tal como visto no equipamento do documento de patente EP3384802B1 que além de necessitar de um arranjo complexo em uma bancada, não menciona o uso de Códigos G essenciais para um melhor reconhecimento e segmentação específica com elevada assertividade da região dos lábios e para concepção de maior velocidade e precisão na movimentação do mecanismos de aplicação de cosmético ao usuário.

SOLUÇÃO TÉCNICA

[008] A presente invenção apresenta diversas soluções aos problemas encontrados no estado da técnica, propiciando um dispositivo compacto e portátil de aplicação automática de produto cosmético, tal como batom, em usuário, com resultado rápido, prático e eficaz, essencialmente por meio de uma câmera acoplada de reconhecimento de imagem de usuário, por exemplo um lábio de usuário, geração de um arquivo Código G de descrição de percurso e acionamento de Comando Numérico Computadorizado - CNC que controla um mecanismo de movimentação de aplicação automática de produto cosmético, tal como um batom, em usuário.

[009] Ademais, a presente invenção ainda proporciona, em adição a utilização de algoritmos para detecção e segmentação da região labial ensinada no documento BR102020022162-0, uma abordagem de pós-processamento da segmentação de uma imagem, por exemplo dos lábios de uma pessoa, com o intuito de auxiliar no mapeamento do percurso de movimentação através do Código G e passar essa informação para o processo de movimentação preciso por CNC de aplicação automática de produto cosmético, tal como batom, em usuário.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0010] A descrição que se segue não se limita aos desenhos ou componentes citados, tendo como referência as seguintes ilustrações referenciadas abaixo.

[0011] A figura IA apresenta um dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético em usuário de acordo com a presente invenção.

[0012] A figura 1B apresenta um invólucro de encapsulamento do dispositivo eletromecânico de movimentação.

[0013] A figura 1C apresenta dispositivo eletromecânico de movimentação fixado à um suporte base.

[0014] A figura 2A apresenta um digrama de blocos simplificado, que se refere às etapas de reconhecimento de imagem do usuário pela câmera acoplada ao dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético, geração do arquivo Código G e acionamento do dispositivo eletromecânico de movimentação por CNC.

[0015] A figura 2B apresenta um diagrama de blocos dos componentes eletrônicos de acionamento e controle da aplicação automática de produto cosmético em usuário.

[0016] A figura 2C apresenta um digrama de blocos da arquitetura completa do sistema de componentes eletrônicos de acionamento e controle da aplicação automática de produto cosmético em usuário.

[0017] A figura 2D apresenta fluxograma de como os módulos do sistema que são utilizados em um componente computacional de tamanho reduzido em placa única, tal como uma placa Raspberry Pi estão organizados.

[0018] A figura 3 apresenta um diagrama dos diversos estados do dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético em usuário.

[0019] A figura 4A apresenta um diagrama esquemático dos diversos componentes eletrônicos e eletromecânicos de acionamento e controle presente no dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético em usuário. [0020] As figuras 4B e 4C ilustram exemplos de componentes eletrônicos presentes no dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético em usuário.

[0021] As figuras 5 A a 5D apresentam detalhes de montagem de um módulo de movimentação de eixo X do dispositivo eletromecânico de movimentação.

[0022] As figuras 6A a 6E apresentam detalhes de montagem de um módulo de movimentação de eixo Y do dispositivo eletromecânico de movimentação.

[0023] As figuras 7A a 7F apresentam detalhes de montagem de um módulo de movimentação de eixo Z do dispositivo eletromecânico de movimentação.

[0024] As figuras 8A a 8E apresentam detalhes de montagem de integração entre módulo de movimentação de eixo X, módulo de movimentação de eixo Y e módulo de movimentação de eixo Z.

[0025] As figuras 9A e 9B apresentam detalhes de posicionamento de uma câmera no módulo de movimentação de eixo X.

[0026] As figuras 10A e 10B apresentam detalhes de posicionamento do componente de placa de circuito eletrônico e do componente computacional de tamanho reduzido em placa única no módulo de movimentação de eixo X.

[0027] As figuras 11 A e 11B apresentam vistas em perspectiva superior e inferior do dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético em um modo essencial de execução da invenção.

[0028] As figuras 12A e 12B apresentam vistas em perspectiva superior e inferior do dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético em um segundo modo de execução da invenção.

[0029] As figuras 13 A e 13B apresentam vistas em perspectiva superior e inferior do dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético em um terceiro modo de execução da invenção.

[0030] As figuras 14A e 14B apresentam detalhes de fixação do mecanismo de movimentação por CNC ao suporte base.

[0031] As figuras 15A e 15B apresentam detalhes de fixação do suporte base ao componente de suporte de cabeça de manequim em um dos modos de execução.

[0032] As figuras 16A a 16C apresentam detalhes do invólucro do dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético.

[0033] A figura 17 apresenta um diagrama simplificado da utilização do modelo de visão computacional.

[0034] As figuras 18A a 18H apresentam imagens resultantes das diversas etapas do processo de segmentação de imagem labial utilizadas no método de aplicação automática de produto cosmético da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0035] A presente invenção, apresenta um dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético (1) em usuário, conforme exemplificado nas figuras 1 e 2 em um modo essencial de execução da invenção, compreendendo uma câmera (2) acoplada de captura de imagem de usuário, por exemplo um lábio de usuário, de geração de um arquivo Código G de descrição de percurso e acionamento de Comando Numérico Computadorizado - CNC para controle de um mecanismo de movimentação (3) por CNC de aplicação automática de produto cosmético em usuário, tal como um batom. O dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético (1) em usuário compreende ainda um invólucro (4) e um suporte base (5) de recepção e encapsulamento do dito mecanismo de movimentação (3) por CNC e demais componentes eletrônicos de acionamento e controle da aplicação automática de produto cosmético em usuário.

[0036] Conforme visto na figura 2A, é apresentado um digrama de blocos simplificado, que se refere às etapas de reconhecimento de imagem do usuário pela câmera acoplada ao dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético, geração do arquivo Código G para acionamento do CNC e controle do mecanismo de movimentação de aplicação automática de produto cosmético em usuário.

[0037] Em particular, o arquivo Código G codifica todas as movimentações dispositivo mecânico de movimentação (3) por CNC durante o processo de aplicação de cosmético, tal como batom, ao usuário, e devido à grande precisão necessária ao realizar a aplicação do cosmético e de forma a garantir uma melhor qualidade, é gerado um arquivo Código G por meio de processo de mapeamento do segmento da imagem capturada pela câmera e ajuste e definição de valores dos eixos X, Y e Z. [0038] De um modo mais específico, a Figura 2B apresenta um diagrama de blocos dos componentes eletrônicos de acionamento e controle da aplicação automática de produto cosmético em usuário de acordo com a presente invenção, incluindo componente computacional de tamanho reduzido em placa única, tal como uma placa Raspberry Pi 4, plataforma eletrônica de hardware, tal como placa Arduino MEGA, e seus correspondentes periféricos, tais como LEDs, botões e sinalizador sonoro (buzzer).

[0039] A arquitetura completa do sistema de componentes eletrônicos de acionamento e controle da aplicação automática de produto cosmético em usuário de acordo com a presente invenção é apresentada na figura 2C. Como é possível notar na figura 2C, um sistema roda dentro da Raspberry Pi e faz o gerenciamento dos componentes de hardware: LEDs que servem como feedbacks do sistema, por exemplo, ligando e desligando o dispositivo de aplicação automática de produto cosmético em usuário; sinalizador sonoro (Buzzer) que é um acionamento sonoro utilizado em conjunto com os LEDs para realizar os feedbacks do sistema; Flash, nesse caso, é um LED que serve como um flash para auxiliar no processo de captura da imagem; por fim, e a câmera na Raspberry Pi que é utilizada para capturar fotos dos lábios e realizar o processo de segmentação labial através, por exemplo, de modelo de detecção de imagem de forma eficiente com geração de máscara de segmentação de alta qualidade, tal como através de um modelo Mask-R CNN. Além disso, o sistema também pode fazer o uso da Mask-R CNN de duas formas, via uma interface de programação externa, ou carregando o modelo local (dentro da Raspberry Pi) quando a interface de programação não estiver disponível para utilização. Por fim, a arquitetura faz acesso à placa Arduino na qual faz o acionamento do CNC, ou seja, o dispositivo mecânico de movimentação que faz, de fato, a aplicação do produto cosmético, tal como batom.

[0040] O fluxograma ilustrado na figura 2D demonstra como os módulos do sistema que são utilizados na Raspberry Pi estão organizados.

[0041] Diversos estados do dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético de acordo com a presente invenção podem ser indicados no decorrer de seu método de execução, conforme exemplificado no diagrama de estados apresentado na figura 3 em que, inicialmente, é acionado o botão de ligar, depois que o sistema inicia, o usuário aciona o botão para obter uma imagem do lábio, depois que a imagem é obtida, o modelo de visão computacional segmenta o lábio, após a segmentação o sistema envia as coordenadas com base na segmentação e aciona o CNC e o dispositivo mecânico de movimentação, e ao fim da movimentação e da pigmentação do lábio, o sistema pode ser desligado, acionando o botão. Obviamente, apesar da presente invenção utilizar acionamentos por botões, outros modos de acionamento podem se entendidos e utilizados por um técnico no assunto sem que se fuja ao escopo da invenção, por exemplo, acionamentos automáticos e temporizados, dentre outros. [0042] De modo não limitativo, diversos indicadores específicos de estado de operação do dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético de acordo com a presente invenção podem ser determinados para percepção do usuário, por exemplo, conforme Tabela 1.

[0043] Conforme visto na figura 4A, é apresentado um diagrama esquemático dos diversos componentes eletrônicos e eletromecânicos de acionamento e controle da aplicação automática de produto cosmético em usuário presentes no dispositivo portátil de acordo com a presente invenção conforme serão detalhados a seguir.

[0044] De acordo com a presente invenção, entre os componentes eletrônicos de acionamento e controle da aplicação automática de produto cosmético em usuário, o componente computacional de tamanho reduzido em placa única (6), tal como uma placa Raspberry Pi 4, é o componente central do sistema. O componente computacional de tamanho reduzido em placa única (6) possui a principal função de gerenciar os demais componentes do sistema, de modo a garantir que eles operem conforme a rotina de funcionamento do sistema e método de aplicação automática de produto cosmético em usuário. Durante o seu funcionamento, algumas de suas funções realizadas são:

- enviar sinal elétrico de acionamento para um componente de geração de luminosidade instantânea (7) (por exemplo um LED Flash);

- realizar a captura da imagem;

- acessar a interface de programação da cloud para realizar uma inferência;

- enviar sinais elétricos de acionamento para os componentes de interface com o usuário, tais como os componentes de sinalização luminosa (8) (LEDs) e sinalizador sonoro (9) (Buzzer); e

- enviar comandos de movimentação para a plataforma eletrônica de hardware (10), tal como placa Arduino MEGA.

[0045] Para o funcionamento desse componente computacional de tamanho reduzido em placa única (6) é necessário o uso de uma fonte de alimentação, por exemplo de 5V/3A com conector USB Tipo C, contudo, de modo não restritivo, é possível utilizar fontes de energia independentes, por exemplo baterias recarregáveis.

[0046] Por sua vez, a plataforma eletrônica de hardware (10), tal como placa Arduino MEGA, tem como função controlar os sensores e atuadores que estão relacionados ao acionamento do CNC e dispositivo mecânico de movimentação (3), fazendo que motores de passo (11) sejam acionados para três eixos (X, Y e Z) de acordo com chaves de fim de curso (12). Para tal controle, acionamento e movimentação do dito dispositivo mecânico de movimentação (3), é utilizada uma lógica computacional embarcada, tal como um firmware Marlin, amplamente utilizado para o controle de CNCs.

[0047] O dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético (1) em usuário compreende ainda, entre seus componentes eletrônicos de acionamento e controle, placa de circuito eletrônico (13), por exemplo Shield RAMPS, com conexões auxiliares para realizar as interfaces eletrônicas necessárias de conexão entre a plataforma eletrônica de hardware (10) (por exemplo, Arduino MEGA) e os componentes eletrônicos contidos no dispositivo mecânico de movimentação (3) por CNC, tais como drivers de acionamento, motores de passo (11) e chaves de fim de curso (12).

[0048] Um driver (15) (por exemplo A4988) se faz presente como outro componente presente no dito dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético (1) em usuário, de modo a realizar a interface eletrônica entre a placa de circuito eletrônico (13), por exemplo Shield RAMPS, e os motores de passo (11) utilizados para movimentação do dispositivo mecânico de movimentação (3) por CNC. O driver (15) tem como principal função condicionar os sinais elétricos advindos da plataforma eletrônica de hardware (10), tal como placa Arduino MEGA, para que eles possam ser utilizados para controlar a movimentação dos motores de passo (11).

[0049] No que se refere a tais motores de passo (11), estes são utilizados para movimentar dispositivo mecânico de movimentação (3) por CNC ao longo de três eixos de liberdade do sistema. Para realizar a movimentação nos eixos X e Y, podem ser utilizados, por exemplo, dois motores de passo (1 IA) do tipo NEMA-17, um para cada eixo. Já para a movimentação no eixo Z, pode ser utilizado, por exemplo, um motor de passo (1 IB) do tipo 28BYJ-48.

[0050] Ainda, chaves de fim de curso (12) também são utilizadas no dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético (1) em usuário, tendo como objetivo proporcionar uma referência de posicionamento para o dispositivo mecânico de movimentação (3) por CNC, de modo que são utilizadas 3 chaves de fim de curso, cada uma está posicionada na origem dos eixos cartesianos (X, Y e Z) do dito dispositivo mecânico de movimentação (3) por CNC.

[0051] Em se tratando de componentes de indicação do estado de operação do dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético (1) ao usuário, este compreende um sinalizador sonoro (9) (buzzer) que proporciona uma indicação sonora para o usuário enquanto o sistema estiver em execução. [0052] Em complementação ao um sinalizador sonoro (9) (buzzer), visando maior acessibilidade ao usuário, incluindo o acesso a usuários com deficiência ou alguma limitação auditiva, ou ainda considerando a utilização do dito dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético ao usuário em um local com altos ruídos, são adicionados componentes de sinalização luminosa (8), tais como LEDs de interface de indicação de estado de operação do dito dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético (1) ao usuário, possibilitando uma comunicação com o usuário de forma mais eficiente.

[0053] O dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético (1) ao usuário compreende ainda, componente de acionamento (16), tal como um botão de usuário, que tem como função iniciar o funcionamento do sistema (processo de captura da imagem, segmentação da imagem (por exemplo, lábio) e aplicação de pigmento).

[0054] Por fim, visando a perfeita execução da etapa de captura de imagem, câmera e componente de geração de luminosidade instantânea (7) (por exemplo um LED Flash) também são dispostos no dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético (1) ao usuário. Particularmente, a câmera (2) conectada em uma porta de módulo de câmera (17) presente no componente computacional de tamanho reduzido em placa única (6) (Raspberry Pi) por meio de um cabo flat, tem como objetivo realizar a captura das imagens dos usuários, tal como dos lábios, que deverão ser segmentados pelo modelo de visão computacional. Por sua vez, o componente de geração de luminosidade instantânea (7) tem como função proporcionar a luminosidade para que a qualidade da imagem capturada pela câmera (2) seja a melhor possível para o modelo de visão computacional; dessa forma, pode ser utilizado, por exemplo, um LED cob de 12V.

[0055] O dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético (1) pode compreender duas fontes de alimentação, uma primeira dote de 5V 3A, com saída USB-C para alimentar o componente computacional de tamanho reduzido em placa única (6) (Raspberry Pi) e uma segunda fonte fornece uma saída de tensão de 12 V 5A com saída P4, utilizada para alimentar o componente de geração de luminosidade instantânea (7) e a placa de circuito eletrônico (13) e respectivo mecanismo de movimentação (3) por CNC.

[0056] Particularmente essencial para execução da presente invenção, o Comando Numérico Computadorizado (CNC) é um sistema que permite o controle automatizado de máquinas por meio do controle de movimento simultâneo de vários eixos, através de uma lista de movimentos baseada em comandos sequenciais pré- programados em código G (G-code). O CNC é comumente utilizado para controle de movimentação de ferramentas em diversos tipos de maquinários na indústria. O sistema também é muito utilizado para o controle de movimentação em mecanismos de impressoras 3D.

[0057] No modo de execução da presente invenção, o conceito do CNC é utilizado para a implementação do controle de movimentação do dispositivo mecânico de movimentação (3) por CNC, realizando o controle numérico computadorizado dos três motores de passo (11), responsáveis por uma movimentação linear em três eixos de direção ortogonais, chamados de X, Y e Z, onde X representa movimentações horizontais, Y movimentações verticais e Z movimentações em profundidade.

[0058] No que se refere à aplicação do cosmético, o dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético (1) compreende um suporte aplicador cosmético (18) em seu dispositivo mecânico de movimentação (3) por CNC, conforme pode ser visto nas figuras IA e 1C. No caso de aplicação de batom em um usuário, pode ser escolhido um lápis batom. Nesse caso, particularmente, o suporte aplicador de cosmético (18) pode compreender um cilindro onde o lápis batom é inserido em conjunto com um elemento resiliente tal como uma mola, que é responsável por ajustar a pressão exercida pelo lápis batom sobre o usuário, por meio da pré-carga do elemento resiliente, bem como compensar pequenas variações da dimensão do lápis em função do seu desgaste. Em um modo de execução alternativo, sem que se fuja do escopo da presente invenção, é possível que o suporte aplicador (18) seja compreendido por um conjunto de dois cilindros, sendo um primeiro cilindro, que compreenda o elemento resiliente de recepção do lápis batom, rosqueável a um segundo cilindro do próprio suporte aplicador. [0059] No que se refere à escolha de componentes do seu dispositivo mecânico de movimentação (3) por CNC, a arquitetura mecânica escolhida para utilização na aplicação automática de cosmético, tal como batom, é baseada na utilização de motores de passo (11) para movimentação tridimensional utilizando comando numérico computadorizado (CNC) visto que é possível obter uma ótima resolução de movimentação tridimensional.

[0060] Conforme já exposto e visto na figura 4, os eixos X e Y utilizam motor de passo (11 A) do tipo NEMA-17, um para cada eixo. O ângulo de passo do motor de passo (11 A) é de 1,8°, sendo necessária a realização de 200 passos para uma volta completa (360°) do eixo do motor, o que garante uma boa resolução. O torque deste motor de passo (11 A) é de 4,8 Kgf.cm, suficiente para a presente aplicação. Para ambos os eixos, os motores de passo (11 A) são acoplados a fusos do tipo TR8 através do uso de acoplamentos flexíveis. Rosqueado ao fuso do tipo TR8, encontra-se uma castanha de 4 entradas compatível com o fuso especificado, sendo necessárias 2 castanhas, uma para o eixo X e uma para o eixo Y.

[0061] O conjunto entre fuso e castanha é o sistema responsável pela transformação do movimento rotativo do fuso acoplado ao motor de passo (11 A) para o movimento linear do dispositivo mecânico de movimentação (3) por CNC. Para cada rotação completa do conjunto motor de passo (11 A) e fuso, a castanha se movimenta linearmente em 8 mm. Essa relação garante uma boa precisão da movimentação linear do dispositivo mecânico de movimentação (3) por CNC, pois o motor de passo (11 A) possui um ângulo de passo de 1,8°, o que resulta em um movimento linear de 0,04 mm a cada passo.

[0062] Já o eixo Z, utiliza o motor de passo (11B) do tipo 28BYJ-48. Por simplificação, redução de peso e dimensões, o eixo Z utiliza um conjunto de pinhão e cremalheira para transformação do movimento rotativo em linear, em substituição ao conjunto de fuso e castanha. A resolução deste motor de passo (11B) é de 64 passos para uma volta completa, ou seja, a cada passo há a rotação de um ângulo de passo de 5,625°. Para uma volta completa do motor de passo (11B), há um deslocamento linear correspondente de 45,43mm. Se o ângulo de passo é de 5,625°, o deslocamento resultante é de aproximadamente 0,7 Imm a cada passo.

[0063] Em particular, o dispositivo mecânico de movimentação (3) por CNC é composto por um módulo de movimentação de eixo X, um módulo de movimentação de eixo Y, e um módulo de movimentação de eixo Z, todos integrados entre si e aos componentes eletrônicos de acionamento e controle da aplicação automática de produto cosmético em usuário de acordo com a presente invenção, conforme pode ser visto nos detalhes de montagem apresentados nas figuras 5A a 5D, 6A a 6E, 7A a 7F, 8A a 8E, e 9A a 10B.

[0064] Conforme visto na figura 5 A, o módulo de movimentação de eixo X (19) compreende inicialmente uma base estrutural de eixo X (19A) com um par de rolamentos (19B) axialmente alinhados e inseridos em orifícios (19C) presentes em um primeiro segmento de parede (19D) e em um segundo segmento de parede (19E). A figura 5B apresenta detalhe de montagem de um primeiro motor de passo (11 A) que recepciona um acoplamento flexível (19F) com componente de fuso (19G) do tipo TR8 ao seu eixo. Por sua vez, a figura 5C ilustra o posicionamento pré-encaixe do conjunto do motor de passo (11 A), acoplamento flexível (19F) com componente de fuso (19G) em relação à base estrutural de eixo X (19A). Por fim, conforme visto na figura 5D, a montagem do módulo de movimentação de eixo X (19) é finalizada com a inserção de sensor fim de curso (19H) posicionado em uma face interna (191) do primeiro segmento de parede (19D), transpasse do acoplamento flexível (19F) com componente de fuso (19G) através do orifício (19C) do primeiro segmento de parede (19D), transpasse do componente de fuso (19G) através do rolamento (19B) do segundo segmento de parede (19E), e posicionamento do motor de passo (11 A) na face externa (19J) do primeiro segmento de parede (19D).

[0065] Conforme visto na figura 6A, o módulo de movimentação de eixo Y (20) compreende inicialmente uma base estrutural de eixo Y (20A) com um par de rolamentos (20B) axialmente alinhados e inseridos em orifícios (20C) presentes em um primeiro segmento de parede (20D) e em um segundo segmento de parede (20E). A base estrutural de eixo Y (20A) compreende ainda uma castanha (20F) e é inserida em um orifício (20G) de uma face lateral (20H) tendo um eixo perpendicular em relação ao eixo de alinhamento entre orifícios (20C), conforme visto na figura 6B. A figura 6C apresenta detalhe de montagem de um segundo motor de passo (11 A) que recepciona um acoplamento flexível (201) com componente de fuso (20J) do tipo TR8 ao seu eixo. Por sua vez, a figura 6D ilustra o posicionamento pré-encaixe e encaixe do conjunto do motor de passo (11 A), acoplamento flexível (201) com componente de fuso (20 J) em relação à base estrutural de eixo Y (20 A). Por fim, conforme visto na figura 6E, a montagem do módulo de movimentação de eixo Y (20) é finalizada com a inserção de um sensor fim de curso (20K) posicionado em uma face externa superior (20L) do primeiro segmento de parede (20D), inserção de um sensor fim de curso (20K) posicionado em uma face interna (20M) do primeiro segmento de parede (20D), transpasse do acoplamento flexível (201) com componente de fuso (20J) através do orifício (20C) do primeiro segmento de parede (20D), transpasse do componente de fuso (20J) através do rolamento (20B) do segundo segmento de parede (20E), e posicionamento do motor de passo (11 A) na face externa (20N) do primeiro segmento de parede (20D).

[0066] Conforme visto na figura 7 A, o módulo de movimentação de eixo Z (21) compreende inicialmente uma base estrutural de eixo Z (21 A) compreendendo um primeiro alojamento (21B) de recepção de motor de passo (11B), tipo 28BYJ-48, e um segundo alojamento (21C) de recepção de castanha de fuso (21 D). A figura 7B apresenta detalhe do posicionamento do motor de passo (1 IB) no primeiro alojamento (21B) da base estrutural de eixo Z (21 A). Em particular, conforme visto nas figuras 7C a 7E, um componente guia (21E) é posicionado sobre o primeiro alojamento (21B) e respectivo motor de passo (11B), compreendendo um orifício de passagem (21F) do eixo do dito motor de passo (11B), e reentrâncias de guia fêmea (21G) de recepção de ressaltos de guia macho (21H) de um componente de base (211) de um suporte aplicador (18) de cosmético, sendo que uma engrenagem (21 J) é posicionada no eixo do dito motor de passo (11B), entre dito componente guia (21E) e o componente de base (211), particularmente, a dita engrenagem (21J) é encaixada à uma cremalheira do dito componente de base (211) do dito suporte aplicador (18) de cosmético. Alternativamente, uma tampa adicional de fixação (21K) pode ser rosqueada ao dito suporte aplicador (18) de cosmético, conforme apresentado na figura 7F.

[0067] A montagem de integração entre módulo de movimentação de eixo X (19), módulo de movimentação de eixo Y (20), e um módulo de movimentação de eixo Z (21) no dispositivo mecânico de movimentação (3) por CNC é apresentada nas figuras 8A a 8E.

[0068] Conforme visto na figura 8A, duas barras lisas (22) de deslizamento do módulo de movimentação de eixo Z são inseridas no módulo de movimentação de eixo Y (20), atravessando dito módulo de movimentação de eixo Z (21), permitindo assim um movimento de vai e vem desse dito módulo de movimentação de eixo Z (21).

[0069] A figura 8B apresenta posicionamento de encaixe do conjunto do motor de passo (11 A), acoplamento flexível (20H) com componente de fuso (201) em relação à base estrutural de eixo Y (20 A) conforme já abordado, contudo, com a presença do módulo de movimentação de eixo Z (21) posicionado de modo deslizável sobre barras lisas (22) que atravessam dito módulo de movimentação de eixo Y (20).

[0070] Conforme visto nas figuras 8C e 8D, duas barras lisas (23) de deslizamento do módulo de movimentação de eixo Y (20) e, consequentemente, do módulo de movimentação de eixo Z (21), são inseridas no módulo de movimentação de eixo X (19), atravessando dito módulo de movimentação de eixo Y (20), permitindo assim um movimento de vai e vem desse dito módulo de movimentação de eixo Y (20) com o no módulo de movimentação de eixo Z (21).

[0071] A figura 8E apresenta posicionamento de encaixe do conjunto do motor de passo (11 A), acoplamento flexível (19F) com componente de fuso (19G) em relação à base estrutural de eixo X (19A) conforme já abordado, contudo, com a presença do módulo de movimentação de eixo Y (20) com módulo de movimentação de eixo Z (21) posicionados de modo deslizável sobre as barras lisas (23) que atravessam dito módulo de movimentação de eixo X (19).

[0072] O mecanismo de movimentação (3) por CNC compreende a câmera (2) que é posicionada em uma face interna da base estrutural de eixo X (19A) do módulo de movimentação de eixo X (19), conforme ilustrado nas figuras 9A e 9B. [0073] Por fim, no que refere à montagem do mecanismo de movimentação (3) por CNC de acordo com a presente invenção, o componente de placa de circuito eletrônico (13), por exemplo Shield RAMPS, na plataforma eletrônica de hardware (10), por exemplo Arduino Mega, e o componente computacional de tamanho reduzido em placa única (6), tal como uma placa Raspberry Pi, são posicionados em uma face externa da base estrutural de eixo X (19A) do módulo de movimentação de eixo X (19), conforme ilustrado na figura 10 A, resultando no conjunto completo do mecanismo de movimentação (3) por CNC, conforme apresentado na figura 10B.

[0074] Além do mecanismo de movimentação (3) por CNC, o dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético (1) compreende, de modo não restritivo, em um modo essencial de execução da invenção e conforme visto nas figuras 11A e 11B, um invólucro (4) e um suporte base (5) de recepção e encapsulamento do dito mecanismo de movimentação (3). No entanto, outros modos de execução com componentes de suporte auxiliares são possibilitados pela presente invenção.

[0075] Em um modo alternativo de execução da presente invenção, o dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético (1), visando uma maior estabilidade na captura de imagem e aplicação do produto cosmético ao usuário, impedido movimentos indesejáveis da cabeça do usuário, é constituído por um componente de suporte (24) de cabeça de usuário, conforme visto nas figuras 12A e 12B, que é fixado à uma extremidade do suporte base (5). Tal componente de suporte (24) de cabeça de usuário pode ainda compreender uma reentrância (25) de acomodação do queixo do usuário propiciando maior estabilidade de apoio da cabeça do usuário.

[0076] Ainda, em outro modo alternativo de execução da presente invenção, o dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético (1) pode ser direcionado, por exemplo, ao uso de testes ou de demonstração de aplicação automática de cosmético. Neste caso, o uso de uma cabeça de manequim pode ser necessário e para tanto, dito dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético (1) pode compreender um componente de suporte (26) de cabeça de manequim, conforme visto nas figuras 13 A e 13B, que é fixado a uma extremidade do suporte base (5). Por sua vez, o componente de suporte (26) de cabeça de manequim, pode compreender ainda uma estrutura vertical (27) que auxilia na fixação da cabeça de manequim.

[0077] Em se tratando da fixação do mecanismo de movimentação (3) por CNC ao suporte base (5), esta pode ser realizada por meio de travas (28) presentes no dito suporte base, conforme visto nas figuras 14A e 14B.

[0078] Por sua vez, em se tratando da fixação do suporte base (5) ao componente de suporte (24) de cabeça de usuário ou ao componente de suporte (26) de cabeça de manequim (este modo de execução exemplificado nas figuras 15A e 15B), tal fixação ocorre por meio encaixes entre aletas (29) do componente de suporte (24 ou 26) e orifícios (30) do suporte base (5), ou outro tipo de fixação.

[0079] Por fim, no que se refere ao invólucro (4), este pode ser constituído por uma ou mais peças (neste caso fixáveis por encaixe ou por aparafusamentos), conforme visto nas figuras 16A a 16C, sendo fixado, por meio de encaixe ou outro meio de fixação, ao suporte base (5) de recepção, encapsulando o mecanismo de movimentação (3) por CNC, compondo então o dispositivo portátil de aplicação automática de produto cosmético (1) de acordo com a presente invenção.

[0080] Assim, de acordo com tudo que foi exposto acima, a presente invenção é baseada no controle de uma estrutura CNC por meio da saída gerada de um modelo de visão computacional que realiza o processo de segmentação de uma região, tal como um lábio, a partir da captura de uma imagem. De modo geral, a estrutura da solução que envolve a utilização do modelo de visão computacional é apresentada no diagrama simplificado da figura 17. Em particular, o ponto inicial do sistema se trata da câmera (2), que será responsável por capturar a imagem que será fornecida como entrada para o modelo de visão computacional presente em um módulo de tratamento de visão computacional. O modelo de visão computacional, por sua vez, será responsável por realizar a segmentação dos lábios e fornecer essa informação para um componente de realização de lógica de mapeamento espacial da imagem e a conversão e geração de uma lista de comandos do tipo Código G para controle do mecanismo de movimentação (3) por CNC. Por meio da presente invenção é possibilitada a integração entre os componentes de visão computacional e o mecanismo de movimentação (3) por CNC, de modo a possibilitar o funcionamento fim-a-fim, desde a captura da imagem, segmentação da imagem tal como o lábio, mapeamento e conversão da região a ser aplicado o material cosmético e, por fim, a movimentação do mecanismo de movimentação (3) para pigmentação da região tal como o lábio. [0081] Em se tratando do tratamento da visão computacional, a presente invenção também proporciona uma abordagem de pós-processamento da segmentação de uma imagem dos lábios de uma pessoa, com o intuito de passar essa informação para o processo de movimentação de aplicação automática de produto cosmético em usuário. [0082] Através de um modelo de segmentação de imagem labial (MaskR-CNN) com uma abordagem de pós-processamento da segmentação labial, é possível detectar e segmentar os lábios de uma pessoa com o intuito de passar essa informação para o processo de aplicação de produto cosmético pelo mecanismo de movimentação (3) por CNC.

[0083] O processo de segmentação de imagem labial é apresentado de forma visual através de imagens apresentadas nas figuras 18A a 18H.

[0084] A figura 18A apresenta uma imagem de lábios, em uma primeira etapa de tratamento da visão computacional, em que o modelo de visão computacional é treinado para detectar e segmentar a imagem dos lábios.

[0085] Já na figura 18B é apresentada uma imagem dos lábios com resultado da etapa de segmentação labial através do método de segmentação MaskR-CNN, que demonstra o resultado da inferência de um modelo de arquitetura aprendizagem profunda (Deep Learning) aplicado no dito método de segmentação MaskR-CNN, para a detecção e segmentação labial. Conforme é apresentado nessa imagem da figura 18B, as segmentações são feitas em duas classes, lábio superior e lábio inferior, consecutivamente. Nesta etapa de tratamento da visão computacional, também é considerado um limiar de, no mínimo, 90% de precisão para cada classe pois abaixo desse valor, informações importantes dos lábios são perdidas, tais como o arco do cupido.

[0086] Após as etapas de segmentação labial, uma imagem binária com valores de 0 e 1 é gerada, em que o valor 0 representa o fundo (background), e, toda a informação que não é referente aos lábios, e o valor 1 contém as informações dos lábios. Um exemplo desse resultado da segmentação labial através do método de segmentação MaskR-CNN é apresentado na imagem da figura 18C.

[0087] Dado que o dispositivo e método de aplicação automática de produto cosmético em usuário de acordo com a presente invenção consiste na integração entre visão computacional, componentes de hardware e mecanismo de movimentação por CNC, existe a necessidade de aplicar filtros de visão computacional, por meio de etapas de pós-processamento, para melhorar a aplicação do batom, conforme detalhadas a seguir.

[0088] As etapas de pós-processamento são realizadas para remover possíveis serrilhados das etapas de segmentação labial e trazer um formato mais suave. O segmento de imagem do lábio superior por ter uma forma mais complexa, compreende um processamento dificultado, sendo necessário mais transformações da imagem. Por sua vez, o segmento de imagem do lábio inferior é mais simples de ser tratado, logo o processamento é também simplificado.

[0089] O pós-processamento do segmento de imagem do lábio superior é realizado de acordo com as seguintes etapas: primeiro se encontra em quais pontos no eixo horizontal a segmentação da imagem inicia e termina, em seguida se calcula e determina onde estão as pontas de alto relevo do arco do cupido. A posição de cada relevo do arco de cupido do segmento de imagem do lábio superior é então utilizada como base para determinar onde se encontra o ponto de maior descida, a partir desse ponto a segmentação de imagem do lábio superior é dividida em duas partes no eixo vertical, sendo que o motivo para utilizar arco do cupido como métrica é devido a esse relevo acabar sendo preenchido de forma indesejada. Cada uma das partes do segmento de imagem do lábio superior é processada separadamente utilizando um envoltório convexo para gerar um contorno mais suave que é preenchido utilizando polígonos. A escolha de usar polígonos se deve ao fato de o envoltório convexo gerar um grande contorno poligonal por si só, assim não sendo problemática a utilização de polígonos para formar o preenchimento completo. Ao final, as duas partes do segmento de imagem do lábio superior são unidas para formar e gerar o resultado de imagem esperado. As figuras 18D e 18E apresentam, respectivamente, imagens das segmentações do lábio superior sem e com a aplicação das etapas de pós- processamento.

[0090] Já as etapas de pós-processamento do segmento de imagem do lábio inferior acontecem de forma semelhante ao do segmento de imagem do lábio superior, porém de forma simplificada não sendo necessária a separação em nenhum dos eixos, pois essa parte da imagem do lábio inferior não apresenta relevos de maior complexidade, assim o pós-processamento é feito em uma segmentação completa. Em uma primeira etapa é realizada uma dilatação da imagem do lábio inferior para preencher possíveis defeitos que possam afetar as etapas seguintes. Em seguida, semelhante ao pós- processamento do segmento de imagem do lábio superior descrito anteriormente, é gerado um envoltório convexo para suavizar os contornos e arrumar possíveis falhas e lacunas, sendo executado o preenchimento utilizando polígonos, e aplicada uma erosão para retornar ao tamanho antes da dilatação e gerar o resultado de imagem final esperado. As figuras 18F e 18G apresentam, respectivamente, imagens das segmentações do lábio inferior sem e com a aplicação das etapas de pós- processamento.

[0091] Por fim, finalizadas as etapas de pós-processamento dos segmentos de imagens do lábio superior e do lábio inferior, é perceptível a remoção de possíveis serrilhados das etapas de segmentação da imagem labial, conforme visto na figura 18H que apresenta uma imagem do resultado da segmentação labial através da aplicação das etapas de pós-processamento em adição ao método de segmentação MaskR-CNN.

[0092] Deste modo, com a técnica aprimorada de tratamento da imagem tal como descrita acima, imprescindível a um dispositivo e método de aplicação automática de produto cosmético em usuário, torna-se possível o efeito técnico sinérgico de integração entre visão computacional, componentes de hardware e mecanismo de movimentação por CNC, posto que é permitido que o modelo de visão computacional de segmentação da imagem possa fornecer informações aprimoradas para a realização da lógica de mapeamento espacial da imagem e a conversão e geração de um arquivo Código G de descrição de percurso e acionamento de CNC. Consequentemente, é possibilitada a perfeita movimentação do mecanismo de movimentação por CNC de acordo com a presente invenção.