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.

[4]刘建军，刘建军。基于柔性对象仿真的柔性模具硬件仿真研究[j] .机械工程学报，2013。模具仿真变形材料benötigt sehr viel Rechenleistung and Rechenzeit。Durch die unterst<s:1> tzung der Simulationen mittels eines programmierba FPGA芯片auiner handels<s:1> blichen PCI-Steckkarte werden sonders zeitkritische Teile in den Simulationen beschunight。在德国，德国的研究人员在德国的研究中发现了一种新的方法，即在德国的研究中发现了一种新的方法，即在德国的研究中发现了一种新的方法。Auf einem FPGA-Baustein lässt sich hingegen eine wesentlich größere Anzahl der f<s:1> r eine spezielle Aufgabe benötigten Rechenleistung unterbringen, woraus eine deutlich höhere Rechenleistung f<e:1> r eine spezielle Anwendung resultiert。2 .交互材料与变形材料之间的关系Einschränkungen，材料与变形材料之间的关系Lösungen，材料与变形材料之间的关系Lösungen，材料与变形材料之间的关系möglich。Damit r<s:1>交互Anwendungen aus der Textilsimulation， der die Simulation ganzer Körperregionen mit real aufgenome materialparameter, in greifbare Nähe。Denn es sind gerade die interaktitiven Anwendungen, die zum Beispiel f<e:1>, die Textilsimulation von großer Bedeutung sind。大足gehören etwa virtuelle Boutiquen von Versandhäusern oder Anwendungen aus der unterhaltungindustrie。Beispiel - ist - die Simulation von Weichgeweben - integrator Bestandteil - eines chirurgitrainers。疾病的治疗是一种非常有效的治疗方法，它可以治疗微创手术，也可以治疗微创手术。Um dies zu ermöglichen, gilt es zu untersuchen，这是一种最佳的算法仿真方法，为FPGA硬件学习提供了一种有效的方法。荷兰die hardwarebeschleunigten Applikationen eröffnen . neue anwendungsgebiet和Verhalten von Simulationen kann besser untersucht werden。在此基础上，提出了一种基于FPGA-Baustein的硬件算法，并提出了一种基于FPGA-Baustein的硬件算法。