Paralelização do algoritmo FDK para reconstrução 3D de imagens tomográficas usando unidades gráficas de processamento e CUDA-C

A obtenção de imagens usando tomografia computadorizada revolucionou o diagnóstico de doenças na medicina e é usada amplamente em diferentes áreas da pesquisa científica. Como parte do processo de obtenção das imagens tomográficas tridimensionais um conjunto de radiografias são processadas por um algoritmo computacional, o mais usado atualmente é o algoritmo de Feldkamp, David e Kress (FDK). Os usos do processamento paralelo para acelerar os cálculos em algoritmos computacionais usando as diferentes tecnologias disponíveis no mercado têm mostrado sua utilidade para diminuir os tempos de processamento. No presente trabalho é apresentada a paralelização do algoritmo de reconstrução de imagens tridimensionais FDK usando unidades gráficas de processamento (GPU) e a linguagem CUDA-C. São apresentadas as GPUs como uma opção viável para executar computação paralela e abordados os conceitos introdutórios associados à tomografia computadorizada, GPUs, CUDA-C e processamento paralelo. A versão paralela do algoritmo FDK executada na GPU é comparada com uma versão serial do mesmo, mostrando maior velocidade de processamento. Os testes de desempenho foram feitos em duas GPUs de diferentes capacidades: a placa NVIDIA GeForce 9400GT (16 núcleos) e a placa NVIDIA Quadro 2000 (192 núcleos).

Influence of thermal annealing on optical properties and surface morphology of NiOx thin films

NiOx thin films were deposited by reactive DC-magnetron sputtering from a nickel metal target in Ar + O-2 with the relative O-2 content of 5%. Thermal annealing effects on optical properties and surface morphology of NiOx, films were investigated by X-ray photoelectron spectroscopy, thermogravimetric analysis, scanning electron microscope and optical measurement. The results showed that the changes in optical properties and surface morphology depended on the temperature. The surface morphology of the films changed obviously as the annealing temperature increased due to the reaction NiOx -> NiO + O-2 releasing O-2. The surface morphology change was responsible for the variation of the optical properties of the films. The optical contrast between the as-deposited films and 400 degrees C annealed films was about 52%. In addition, the relationship of the optical energy band gap with the variation of annealing temperature was studied. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Paralelización mediante OpenMP de segmentación de imágenes para el análisis de materiales bidimensionales

A lo largo de este Proyecto de Fin de Carrera se ha implementado una versión paralela mediante OpenMP de una aproximación al algoritmo de seg- mentación de imágenes level set. El fin de esta segmentación es la extracción de ciertas características de las imágenes necesarias para el cliente con el que se trabaja a lo largo de este proyecto. Además, se ha realizado un estudio previo de los tipos de técnicas de segmentación existentes y se han realizado pruebas experimentales con la paralelización realizada, con el fin de analizar la mejora realizada frente al algoritmo en serie.

Charge and spin transport in graphene devices

170 p.

Modelagem numérica de elementos tracionados em aço inoxidável com parafusos defasados

Atualmente, a utilização do aço inoxidável em elementos estruturais é considerada uma solução cara para os problemas da engenharia estrutural. Todavia, mudanças de atitudes dentro da construção civil, uma transição global para um desenvolvimento sustentável e redução em impactos ambientais têm seguramente provocado um aumento na utilização do aço inoxidável. As normas de projeto de aço inoxidável atuais são, em grande parte, baseadas em analogias assumidas com o comportamento de estruturas desenvolvidas com aço carbono. Todavia, o aço inoxidável apresenta quatro curvas não-lineares tensão versus deformação (tensão e compressão, paralela e perpendicular a laminação do material), sem patamar de escoamento e região de encruamento claramente definidos, modificando assim, o comportamento global das estruturas que o utilizam. Em elementos estruturais submetidos a forças axiais de tração, a ruptura da seção líquida representa um dos estados limites últimos a serem verificados. Com o objetivo de se avaliar a resistência a tração de elementos estruturais aparafusados em aço inoxidável S304, este trabalho apresenta um modelo numérico baseado no método dos elementos finitos através do programa Ansys (versão 11). A não-linearidade do material foi considerada através do critério de plastificação de Von Mises e curvas tensão versus deformação verdadeira. A não-linearidade geométrica foi introduzida no modelo através da Formulação de Lagrange atualizado. O modelo numérico foi calibrado com resultados experimentais obtidos em ensaios de laboratório, a partir de ligações aparafusadas alternadas rígidas, onde não se ocorre nenhuma rotação entre os membros, transferindo nenhum momento fletor, apenas esforço normal e cisalhante.

Diseño mecánico de manipulador paralelo XY.

[ES]El proyecto consiste en el desarrollo mecánico de un manipulador paralelo basado en un mecanismo de cadena cerrada y 5 pares de rotación moviéndose en un mismo plano, de modo que cubra un espacio de manipulación previamente definido. Para ello se realizan los diseños en programas de CAD y se realizan los planos de diseño y montaje con el objetivo de posteriormente llevar el diseño a la realidad.

Metaheurística para o Problema de Planejamento de Redes de Transmissão de Energia Elétrica com Redimensionamento

Com o passar do tempo, a demanda elétrica de diversas áreas varia tornando necessária a construção de novos geradores elétricos e a expansão da rede de transmissão de energia elétrica. Nesta dissertação, focamos no problema de expansão da rede de transmissão, assumindo que novos geradores estão construídos para suprir as novas demandas. Essa expansão exige altos investimentos que precisam ser cuidadosamente planejados. O problema pode ser modelado como um problema de otimização não linear inteira mista e pertence à classe dos problemas NP-difíceis. Desta forma, uma abordagem heurística pode ser adequada para a sua solução pois pode vir a fornecer boas soluções em tempo computacional aceitável. Esta dissertação se propõe a apresentar um estudo do problema de planejamento da expansão de redes de transmissão de energia elétrica estático e multiestágio. Mostramos o que já existe na literatura para o que é chamado de problema sem redimensionamento e as inovações feitas por nós para o problema com redimensionamento. Quanto aos métodos de solução, utilizamos a metaheurística GRASP para o problema estático e combinamos o GRASP com o procedimento Backward-Forward quando falamos em problema multiestágio. Nesta dissertação comparamos os resultados computacionais obtidos com resultados encontrados na literatura.

Diseño de una junta esférica flexible para un manipulador de alta precisión.

ES]El Trabajo Fin de Grado que se presenta a continuación tiene como objetivo principal el diseño de una unión flexible que formará parte de las patas de un robot de cinemática paralela. Por la propia arquitectura de estos mecanismos, y para dotar a la plataforma de movimientos precisos, esta unión, ubicada en la parte superior de las patas, debe deformarse al ser sometida a esfuerzos de flexión y torsión. Se realiza un adecuado diseño que maximice las deformaciones de dicha unión a la par que se garantiza una adecuada duración de la misma para la aplicación requerida. A su vez, se comprueba que las tensiones a las que se verá sometida no superan el límite de fluencia del material elegido. Todo ello se realiza de forma computacional mediante el método de los elementos finitos.

Análisis cinemático de una máquina de cinemática híbrida XY3PRS.

[Es]El objetivo principal de este Trabajo Fin de Grado consiste en calcular los movimientos que son necesarios en los actuadores de la plataforma de un mecanismo de cinemática paralela, a fin de poder localizar la pieza en la posición adecuada para poder llevar a cabo la operación de microfresado de la misma. Para desarrollar el proyecto se necesitará un software de programación como es Matlab. Este trabajo surge de la necesidad de dar soporte a un proyecto mayor que consiste en el diseño de un manipulador de cinemática paralela cuyas juntas funcionan por deformación. Se pretende que mientras la herramienta se encuentra inmóvil, se consiga el microfresado de moldes para la fabricación de microlentes mediante el movimiento del manipulador. Se ha resuelto la cinemática inversa y se ha calculado el espacio de trabajo. En este documento se van a presentar las tareas, el presupuesto y los riesgos del proyecto así como unos anexos en los que se incluirá el código de la programación.

Effects of annealing on the color, absorption spectra, and light yield of Ce : YAlO3 single crystal grown by the temperature gradient technique

YAlO3 single crystal doped with Ce3+ at concentration 1% was grown by the temperature gradient technique. The as-grown crystal was pink. After H-2 annealing or air annealing at 1400degreesC for 20 h, the crystal was turned into colorless. We concluded there were two kinds of color centers in the as-grown crystal. One is F+ center attributed to absorption band peaking at about 530 nm, the other is O- center attributed to absorption band peaking at about 390 nm. This color centers model can be applied in explaining the experiment phenomena including the color changes, the absorption spectra changes, and the light yield changes of Ce:YAP crystals before and after annealing. (C) 2004 American Institute of Physics.

Effects of sapphire substrate annealing on ZnO epitaxial films grown by MOCVD

The annealing effects of sapphire substrate on the quality of epitaxial ZnO films grown by metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) were studied. The atomic steps formed on (0 0 0 1) sapphire (alpha-Al2O3) substrate surface by annealing at high temperature was analyzed by atomic force microscopy (AFM). The annealing effects of sapphire substrate on the ZnO films were examined by X-ray diffraction (XRD), AFM and photoluminescence (PL) measurements. Experimental results indicate that the film quality is strongly affected by annealing treatment of the sapphire substrate surface., The optimum annealing temperature of sapphire substrates is given. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Annealing effect on properties of ZnO thin films grown on LiNbO3 substrates by MOCVD

ZnO films were grown on (0 0 0 1) LiNbO3 substrates by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD). Annealing of ZnO films was performed in air for I h at 800 degrees C. The effects of annealing on the structural and optical properties of ZnO thin films on LiNbO3 substrates were investigated using X-ray diffraction (XRD), atomic force microscopy (AFM) and photoluminescence (PL) measurements. XRD patterns and AFM showed that the as-grown and the annealed ZnO films grown on LiNbO3 substrates had c-axis preferential orientation, the crystallinity of the ZnO films grown on LiNbO3 Substrates was improved, and the grain size increased by annealing. The PL spectra showed that the intensity of the UV near-band-edge peak was increased after annealing, while the intensity of visible peak (deep-level emission) decreased. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.