Echtzeitsimulation flexibler Materialien durch Einsatz programmierbarer Hardware

使用可编程硬件实时模拟柔性材料

• 批准号: 5433620
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Wolfgang Straßer (†)
• 金额: --
• 依托单位: Fachbereich IV: Informatik
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2003-12-31 至 2010-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5433620?language=en
• 关键词: Echtzeitsimulation; flexibler; Materialien; durch; Einsatz

Das Forschungsvorhaben des WSI/GRIS im Rahmen dieses Antrages hat die hardwareunterstützte, physikalisch basierte Simulation von flexiblen Objekten, speziell Textilien und z.B. menschlichen Organen, zum Inhalt. Die Simulation deformierbarer Materialien benötigt sehr viel Rechenleistung und Rechenzeit. Durch die Unterstützung der Simulationen mittels eines programmierbaren FPGA Chips auf einer handelsüblichen PCI-Steckkarte werden besonders zeitkritische Teile in den Simulationen beschleunigt. Aktuelle Rechner bieten zwar durch die hohe Taktfrequenz ihrer Prozessoren eine beachtliche Rechenleistung, haben aber gerade im Bereich von aufwendigen Berechnungen Defizite durch die geringe Anzahl (parallel) zur Verfügung stehender Recheneinheiten. Auf einem FPGA-Baustein lässt sich hingegen eine wesentlich größere Anzahl der für eine spezielle Aufgabe benötigten Recheneinheiten unterbringen, woraus eine deutlich höhere Rechenleistung für eine spezielle Anwendung resultiert. Da derzeit interaktive Anwendungen im Bereich der deformierbaren Materialien nur mit Einschränkungen, etwa in der Genauigkeit oder durch Vorberechnungen der Lösungen, möglich sind, verspricht die Entwicklung eines Hardwarebeschleunigers einen deutlichen Fortschritt in der Beschleunigung von Simulationen. Damit rücken viele interaktive Anwendungen aus der Textilsimulation, oder die Simulation ganzer Körperregionen mit real aufgenommenen Materialparametern, in greifbare Nähe. Denn es sind gerade die interaktiven Anwendungen, die zum Beispiel für die Textilsimulation von großer Bedeutung sind. Dazu gehören etwa virtuelle Boutiquen von Versandhäusern oder Anwendungen aus der Unterhaltungsindustrie. Ein anderes Beispiel ist die Simulation von Weichgeweben als integraler Bestandteil eines Chirurgietrainers. Diese spielen eine zunehmend wichtige Rolle in der Ausbildung, vor allem im Bereich der minimal invasiven Chirurgie. Um dies zu ermöglichen, gilt es zu untersuchen, wie sich die bestehenden Algorithmen von Simulationen besonders gut und effizient auf der FPGA Hardware abbilden lassen. Durch die hardwarebeschleunigten Applikationen eröffnen sich neue Anwendungsgebiete und das Verhalten von Simulationen kann besser untersucht werden. Daher ist das Ziel des Forschungsvorhabens, einen effizienten Hardwarealgorithmus für die Beschleunigung von Simulationen deformierbarer Modelle zu entwerfen und auf einem flexibel konfigurierbaren FPGA-Baustein zu realisieren.

WSI/GRIS在拉曼光谱中的研究主要是基于柔性物体、特殊纺织品和Z. B的物理模拟。人的器官，在黑暗中。模拟变形的材料很好地进行了重新设计和重新设计。通过一个可编程的FPGA芯片和一个可编程的PCI-Steckkarte韦尔登来完成仿真的开发，是一个非常独特的时代。尽管如此，这一次的挑战是通过他们最频繁的一次海滩挑战，但在挑战中，他们的挑战是通过建立一个平行的反坦克系统来加强的。Auf einem FPGA-Baustein lässt sich hingegen eine wesentlich größere Anzahl der für eine spezielle Aufgabe benötigten Recheninheiten unterbringen，woraus eine deutlich höhere Rechenleistung für eine spezielle Anwendung resultiert.在变形材料领域的交互式设计中，只有一种方法，即在一般情况下或通过Lösungen的Vorberechnungen，最重要的是，在模拟的最佳统一中，将开发一个硬件单元作为一个德国堡垒。Damit rücken viele interraktive Anwendungen aus der Textilsimulation，oder die Simulation ganzer Körperregionen mit真实的aufgenommenen Materialparametern，in greifbare Nähe. Denn es sind gerade die interraktiven Anwendungen，die zum Beispiel für die Textilsimulation von großer Bedeutung sind. Dazu gehören etwa virtuelle Boutiquen von Versandhäusern or der Anwendungen aus der Unterhaltungsindustrie.一个新的模型是外科手术训练器的集成模拟。这是一个在医疗保健中的重要角色，也是微创外科的一个重要组成部分。Um dies zu ermöglichen，gilt es zu untersuchen，wie sich die bestehenden schoolmen von Simulationen besonders gut and effizient auf der FPGA Hardware abbilden lassen.如果硬件不统一，则需要新的Anwendungsgebiete和仿真的Verhalten，这将使韦尔登变得更好。Daher ist das Ziel des Forschungsvorhabens，einen effizienten Hardwarealtax mus für die Bescherung unigung von Simulationen deformierbarer Modelle zu entwerfen und auf einem flexibel configurierbaren FPGA-Baustein zu realisieren.