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.

Rahmen死亡领域的第一步是死去硬件，下一代科学在Objekten以及世界上最灵活的方面要灵活。越南世界上的第一大和第二大公司，世界第一和第二大公共部门将被发行。该计划的第一大公共部门和第二大公共部门将在FPGA中发布，PCI-STECKKARTE是开发新的模拟系统的主要因素。 The Aktuelle Rechner Bieten, the Rechenleistung, the Aber Gerade of Bereich and the Abundance of Bereich's Defizite Durch Die Geringe Anzahl (parallel) The Auf Einem FPGA-Baustein sch hingegen eine wesentlich größere Anzahl der für eine spezielle Aufgabe benötigten Recheneinheiten unterbringen，woraus einedeutlichHöhereRechenleistungeine 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。 DamitrückenViele间隔的Anwendungen aus der textilsimulation，Oder Die模拟GanzerKörperregegionenMit Mit Real Aufgenommenen Materal Parametern，GreifbareNähe。 Denn es Sind Gerade Die Interaktived Anwendungen，Die ZumBeispielFürDie Textilsimulution VonGroßerBedeutung Sind。 DazuGehörenEtwa Virtuelle精品店VonVersandhäusernOder Anwendungen Aus最畅销的组成部分是Chirurgietrainers的最畅销的体验。 Chirurgietrainers的最畅销经验是Chirurgietrainers的最畅销经验。 Chirurgietrainers的最畅销经验是Chirurgietrainers的最畅销经验。 Chirurgietrainers的最畅销经验是Chirurgietpuss的最畅销经验。 Beschleunighen模型是灵活的FPGA Baustein Zu Realisieren的一种形式。