Detection of Cavities by Inverse Heat Conduction Boundary Element Method Using Minimal Energy Technique

최소 에너지기법을 이용한 역 열전도 경계요소법의 공동 탐지

A geometrical inverse heat conduction problem is solved for the infrared scanning cavity detection by the boundary element method using minimal energy technique. By minimizing the kinetic energy of temperature field, boundary element equations are converted to the quadratic programming problem. A hypothetical inner boundary is defined such that the actual cavity is located interior to the domain. Temperatures at hypothetical inner boundary are determined to meet the constraints of mea- surement error of surface temperature obtained by infrared scanning, and then boundary element analysis is peformed for the position of an unknown boundary (cavity). Cavity detection algorithm is provided, and the effects of minimal energy technique on the inverse solution method are investigated by means of numerical analysis.

경계요소법에 최소 에너지기법을 적용하여 적외선 스캐닝을 이용한 물체 내부 미지의 공동(cavity)을 탐지하는 기하학적 역 열전도 문제의 해를 구하였다. 이 문제에서 경계요소식은 에너지 최소화 과정을 적용한, quadratic programming 문제로 전환되었으며, 가상적인 내부 경계가 실제 공동의 영역 내부에 위치하도록 정의되었다. 적외선 스캐닝 표면 온도가 측정 오차의 구속 조건을 만족하도록 가상 내부 경계에서의 온도 분포를 결정한 후, 이를 내부 경계 조건으로 하는 경계요소 해석을 수행하여 미지 경계의 위치를 결정하였다. 공동 탐지 알고리듬이 제시되었고 수치해석을 통하여 역 해법에 대한 최소에너지 기법의 효과를 분석하였다.