使用毫米波導探針自動檢測緊固件周圍的疲勞裂紋的制作方法

本公開總體涉及用于結構元件的非破壞性檢查(NDI)的設備和方法，并且更具體地涉及用于檢測緊固件周圍的疲勞裂紋的NDI技術。

背景技術：

金屬中應力誘發的疲勞裂紋的非破壞性檢測和評估可實踐在許多不同的環境中，包括表面運輸、航空運輸和發電廠。例如，渦流探傷可用于識別可能不可見的裂紋。在某些情況下，涂料可被去除以執行檢查。一些涂料或涂層具有在使用渦流探傷時可使得更難以識別裂紋的傳導材料。渦流探傷使用電磁感應來識別諸如金屬蒙皮壁板的傳導材料中的裂紋。特別是，渦流探傷附近特征(諸如緊固件)受該結構與緊固件之間的導電性差異影響。該差異可限制這種類型的探傷檢測不一致部的靈敏度。這些類型的檢查可能需要比期望更多的時間和費用。

用于檢測金屬裂紋的另一已知技術使用近場毫米波(即，1-10mm的波長范圍)波導探針。毫米波信號不會穿透金屬，但對金屬表面不連續性(諸如裂紋)的存在敏感。有利地，毫米波信號能夠傳播通過諸如涂料的介電材料。由此，波導探針可以詢問覆蓋涂料的金屬表面。如果裂紋存在于詢問的容積中，則裂紋將在波導探針中感應出的表面電流密度中產生擾動。

檢測緊固件周圍的金屬裂紋的已知方法使用手持式波導探針。將期望提供一種能夠執行毫米波裂紋檢測、實現比使用手持式波導探針更快、勞動密集性更低、更可重復的且更符合人體工程學安全的裂紋檢測的自動化設備。

技術實現要素：

下面詳細公開的主題涉及一種用于檢查緊固件周圍的金屬的自動化高速方法，并涉及一種用于執行此檢查方法的計算機控制的設備。依據各種實施方式，所述設備包括多運動檢查頭，所述多運動檢查頭安裝在掃描橋、機器人臂或機器人履帶式車輛上。所述多運動檢查頭包括毫米波導探針和機動式多級探針放置頭，所述機動式多級探針放置頭能操作成使所述波導探針沿著X軸、Y軸和Z軸移位以實現多個序列運動。所述波導探針附接至心軸，所述心軸以可旋轉的方式聯接到X軸(或Y軸)載物臺，以圍繞Z軸旋轉。具有反饋控制的智能伺服馬達或步進馬達用于將所述波導探針移動到位，然后橫跨或圍繞緊固件頭掃描以檢查可能在涂料下方、從所述緊固件向外延伸的裂紋。

依據一個實施方式，所述設備包括各方向機動式載物臺，所述機動式載物臺被序列化并控制為了檢查飛行器機身上的緊固件排而需要的具體運動。在另選實施方式中，所述機動式載物臺可以被序列化并控制為了檢查見于核電廠、石油鉆探、造船和運輸行業中的結構上的緊固件而需要的具體運動。

依據一種檢查方法，所述掃描橋、機器人臂或履帶式車輛可以操作成將所述波導探針移向靠近第一緊固件或位于第一緊固件和第二緊固件之間的位置。雖然所述掃描橋、機器人臂或履帶式車輛是不活動的，但是所述機動式多級探針放置頭可以操作成將所述波導探針移向在所述第一緊固件上方的精確位置，將所述波導探針降低到檢查高度，然后在掃描所述第一緊固件周圍的區域期間使所述波導探針旋轉或平移。在所述第一緊固件的掃描已經完成之后，所述機動式多級探針放置頭可以操作成將所述波導探針移向在所述第二緊固件上方的精確位置，重復前述過程。在所述第二緊固件的掃描已經完成之后，所述掃描橋、機器人臂或履帶式車輛可以操作成將所述波導探針移向靠近第三緊固件或位于第三緊固件和第四緊固件之間的位置。然后，所述機動式多級探針放置頭可以操作成使得能夠掃描所述第三緊固件和第四緊固件周圍的區域。所有的移動都由控制計算機控制。

依據一個實施方式，所述控制計算機被編程為執行飛行器機身的鋁蒙皮上的緊固件裂紋的完全自動化檢查，所述Z軸與所述緊固件的軸線平行。然而，應當理解的是，本文中公開的所述自動化設備和方法適合檢查除金屬飛行器機身之外的金屬結構。

下面詳細公開的主題的一個方面是一種用于非破壞性地檢查緊固件周圍的金屬的設備，所述設備包括：平臺；多級探針放置頭，所述多級探針放置頭包括附接至所述平臺的塊組件并包括第一至第三載物臺，所述第一載物臺以可平移的方式聯接到所述塊組件以沿著第一軸線平移，所述第三載物臺以可平移的方式聯接到所述第一載物臺以沿著正交于所述第一軸線的第二軸線平移，并且所述第二載物臺以可平移的方式聯接到所述第三載物臺以沿著正交于所述第一軸線和第二軸線的第三軸線平移；心軸，所述心軸以可旋轉的方式聯接到所述多級探針放置頭的所述第二載物臺以圍繞所述第一軸線旋轉；以及波導探針，所述波導探針附接至所述心軸。所述平臺可以是履帶式車輛、掃描橋或機器人臂。所述設備可進一步包括安裝到所述平臺的相機，所述相機被引導朝向所述多級探針放置頭下方的空間容積。在公開的實施方式中，所述設備進一步包括分別機械聯接到所述第一至第三載物臺的第一至第三馬達，并包括機械聯接到所述心軸的第四馬達，其中所述第一載物臺將在啟用所述第一馬達時相對于所述塊組件平移，所述第三載物臺將在啟用所述第三馬達時相對于所述第一載物臺平移，所述第二載物臺將在啟用所述第二馬達時相對于所述第三載物臺平移，并且所述心軸將在啟用所述第四馬達時相對于所述第二載物臺旋轉。

本文中公開的主題的另一方面是一種用于非破壞性地檢查緊固件周圍的金屬結構的設備，所述設備包括：平臺；多級探針放置頭，所述多級探針放置頭包括附接至所述平臺的塊組件、能相對于所述塊組件沿著第一軸線平移的第一載物臺、能相對于所述塊組件沿著正交于所述第一軸線的第二軸線平移的第二載物臺；心軸，所述心軸以可旋轉的方式聯接到所述多級探針放置頭的所述第二載物臺以圍繞所述第一軸線旋轉；以及波導探針，所述波導探針附接至所述心軸。

所公開主題的另一方面是一種用于非破壞性地檢查緊固件周圍的金屬的方法，所述方法包括以下步驟：(a)將平臺移向使以可移動的方式聯接到所述平臺的波導探針與緊固件鄰近的位置；(b)在所述平臺和波導探針靜止的同時，使用具有包括所述緊固件的視場的相機獲取圖像數據；(c)處理所述圖像數據以確定所述緊固件在所述平臺的參照系中的位置；(d)確定所述波導探針在所述平臺的參照系中的當前位置與啟動位置之間的差異；(e)在所述平臺靜止的同時，將所述波導探針從所述波導探針的所述當前位置移向所述啟動位置；以及(f)在所述平臺靜止的同時，使用所述波導探針掃描所述緊固件周圍的區域的至少一部分，在所述波導探針處于所述啟動位置的同時啟動掃描步驟。

依據前述段落描述的方法的一些實施方式，當所述波導探針處于所述啟動位置時，位于所述波導探針的兩個孔之間的中途的豎直軸線與穿過所述緊固件的中心的豎直軸線大致同軸。在這些實施方式中，步驟(f)包括使所述波導探針旋轉。

依據其它實施方式，當所述波導探針處于所述啟動位置時，所述波導探針的兩個孔之間的中途的豎直軸線與穿過所述緊固件的中心的豎直軸線分離。依據一個實施方式，步驟(f)包括使所述波導探針在水平方向上平移，使得所述波導探針的所述豎直軸線在與所述緊固件相交的豎直平面中移動。依據另一實施方式，步驟(f)包括使所述波導探針水平平移，使得所述波導探針的所述豎直軸線遵循在包括所述緊固件的區域中的蜿蜒路徑。

下面公開的主題的另一方面是一種用于非破壞性地檢查緊固件周圍的金屬的方法，所述方法包括：(a)將平臺移向使以可移動的方式聯接到所述平臺的波導探針與緊固件鄰近的位置；(b)在所述平臺靜止的同時，使所述波導探針沿著所述緊固件上的蜿蜒路徑移動；(c)在所述波導探針沿著所述蜿蜒路徑移動的同時，掃描所述緊固件周圍的區域；(d)收集來自所述波導探針的波信號；以及(e)處理收集到的所述波信號，以確定這些波信號指示裂紋是否存在于所述緊固件周圍的區域中。

下面詳細公開的主題的再一方面是一種用于非破壞性地檢查緊固件周圍的金屬的系統，所述系統包括：平臺，所述平臺包括多個可移動部分并包括分別機械聯接到所述可移動部分的多個第一馬達；多級探針放置頭，所述多級探針放置頭附接至所述平臺，所述多級探針放置頭包括X軸載物臺、Y軸載物臺和Z軸載物臺，所述X軸載物臺、Y軸載物臺和Z軸載物臺分別能在X方向、Y方向和Z方向上平移；多個第二馬達，所述多個第二馬達分別被機械聯接以驅動所述X軸載物臺、Y軸載物臺和Z軸載物臺的平移；波導探針，所述波導探針以可旋轉的方式聯接到所述多級探針放置頭的所述第三載物臺，所述波導探針能圍繞所述Z軸旋轉；馬達，所述馬達被機械聯接以驅動所述波導探針圍繞所述Z軸的旋轉；相機，所述相機安裝至所述平臺，所述相機被引導朝向所述多級探針放置頭下方的空間容積；以及計算機系統，所述計算機系統被編程為執行以下操作：處理由所述相機獲取的成像數據；控制所述馬達；以及控制所述波導探針以傳輸波信號。所述平臺可以是履帶式車輛、掃描橋或機器人臂。處理由所述相機獲取的成像數據的操作包括：辨識表示緊固件圖像的成像數據，然后確定所述緊固件在所述平臺的參照系中的位置。

依據前述段落描述的所述系統的一些實施方式，控制所述馬達的操作包括：啟用以及稍后停用所述多個第二馬達中的至少一個，以導致所述波導探針移向使所述波導探針的中心軸線與所述緊固件相交的啟動位置；以及啟用被機械聯接以在所述波導探針處于所述啟動位置時驅動所述波導探針圍繞所述Z軸旋轉的所述馬達，并且其中控制所述波導探針以傳輸波信號的操作包括：在所述波導探針旋轉的同時啟用所述波導探針以傳輸波信號。

依據所述系統的其它實施方式，控制所述馬達的操作包括：啟用以及稍后停用所述多個第二馬達中的至少一個，以導致所述波導探針移向使所述波導探針的中心軸線不與所述緊固件的中心軸線同軸的第一啟動位置；然后，啟用以及稍后停用所述多個第二馬達中的被機械聯接以驅動所述Y軸載物臺的平移的馬達，以導致所述波導探針在第一Y方向上從所述第一啟動位置平移到第一停止位置，并且控制所述波導探針以傳輸波信號的操作包括：在所述波導探針從所述第一啟動位置移向所述第一停止位置的同時，啟用所述波導探針以傳輸波信號。

在前述段落描述的實施方式的變型中，控制所述馬達的操作進一步包括：啟用以及稍后停用所述多個第二馬達中的被機械聯接以驅動所述X軸載物臺的平移的馬達，以導致所述波導探針在X方向上從所述第一停止位置平移到第二啟動位置；之后，啟用以及稍后停用所述多個第二馬達中的被機械聯接以驅動所述Y軸載物臺的平移的馬達，以導致所述波導探針在與所述第一Y方向相反的第二Y方向上從所述第二啟動位置平移到第二停止位置，并且控制所述波導探針以傳輸波信號的操作進一步包括：在所述波導探針從所述第二啟動位置移向所述第二停止位置的同時，啟用所述波導探針以傳輸波信號。

下面公開了用于自動化毫米波裂紋檢測的設備和方法的其它方面。

附圖說明

圖1是表示依據一個實施方式承載波導探針的履帶式車輛的側視圖的視圖，所述波導探針用于檢測緊固件周圍的裂紋。

圖2A是依據一個可能實施方案示出兩排緊固件和指示波導探針移動的箭頭的視圖。當裂紋方向基本未知時可以使用這些波導探針移動。

圖2B是依據另一可能實施方案示出兩排緊固件和指示波導探針移動的箭頭的視圖。當裂紋方向基本未知時可以使用這些波導探針移動。

圖3是依據第三可能實施方案示出兩排緊固件和指示波導探針移動的箭頭的視圖。當裂紋方向沿著飛行器的機身時可以使用這些波導探針移動。

圖4是依據第四可能實施方案示出兩排緊固件和指示波導探針移動的箭頭的視圖。當裂紋方向沿著飛行器的機身時可以使用包括光柵式掃描的這些波導探針移動。

圖5是識別毫米波裂紋檢測系統的部件的框圖。

圖6是表示適合安裝在履帶式車輛上的波導探針的立視圖的視圖。

圖7是表示從金屬蒙皮的搭接部中的緊固件發出的裂紋的平面圖的視圖。

圖8是表示從金屬蒙皮的搭接部中的緊固件發出的裂紋的截面圖的視圖。

圖9是依據一個實施方式圖示開放式波導探針在緊固件上的移動的視圖。

圖10是圖示在掃描緊固件的同時可能由波導探針產生的信號類型的視圖。

圖11是圖示具有從緊固件發出的兩個裂紋的結構掃描的視圖。

圖12是識別用于檢查依據一個實施方式的結構的過程步驟的流程圖。

圖13是表示可能適于承載多運動檢查頭的完整運動的履帶式車輛各部分的軸測圖的視圖。用于供給電力的連接以及用于控制車輛運動的信號未示出。

圖14是表示具有雙抽吸區的麥克納姆輪的履帶式車輛的仰視圖的視圖。

圖15是識別依據一個實施方式用于非破壞性檢查緊固件周圍的金屬的系統的部件的框圖。

下文中將參照附圖，其中不同圖中的類似元件具有相同的附圖標記。

具體實施方式

各種實施方式和實施方案將參考金屬飛行器機身緊固件周圍的毫米波裂紋檢測進行描述。然而，應當理解的是，下面詳細公開的設備和方法還可以用于檢測緊固件周圍其它類型的不協調。應當進一步理解的是，下面詳細公開的設備和方法還可以用于檢測其它類型的金屬結構(諸如核電廠、船、火車、石油鉆井探針放置頭等等的部件)的不協調(諸如裂紋)。

圖1是表示履帶式車輛120的側視圖的視圖，該履帶式車輛120具有安裝在其前端上的依據一個實施方式的多級探針放置頭100。多級探針放置頭100支撐波導探針504，波導探針504可以用于檢測緊固件周圍的金屬結構中的裂紋。在圖1示出的實例中，被檢查物體是機身蒙皮506，機身蒙皮506包括由多個緊固件緊固在一起的重疊的金屬層104和106。緊固件通常布置成排。圖1僅示出一個緊固件702。借助套環將緊固件702固定在層104、106中的對準孔中。波導探針504示出為處于適合檢查緊固件702周圍區域的位置，即，波導探針504的中心軸線與緊固件702的中心軸線同軸。在檢查過程中，波導探針504傳輸毫米波信號，該信號詢問圍繞緊固件702的金屬。因為毫米波信號穿透介電材料，諸如涂料，所以可以檢查覆蓋涂料的金屬表面。波導探針不需要與被檢查表面接觸。

履帶式車輛120可采取遠程操作的真空啟用機器人的形式，能夠使用抽吸裝置(例如，由安裝在履帶式車輛120的框架上的馬達驅動的風扇)沿著非水平表面移動。在圖1示出的實施方式中，一組四個輪中僅有兩個輪122a和122b是可見的。由其安裝在履帶式車輛120的框架上的相應馬達(未示出)驅動的麥克納姆式輪的旋轉使得能夠進行完整運動。轉動和平移被解耦的完整運動實現了X-Y平面內任何方向的掃描。履帶式車輛120可操縱成在X-Y平面中移動，X軸線平行于一排被檢查的緊固件。履帶式車輛120沿著一排緊固件的移動由圖1標記為“X平移”的長雙頭箭頭指示。

視頻相機190安裝在履帶式車輛120上。相機可以取向成使得其視場將包括位于多級探針放置頭100之下的空間容積。視頻相機190捕獲成像數據并將此成像數據發送給計算機(圖1未示出)。視頻相機190與計算機之間的通信通道可以經由電纜或無線。計算機將使用由視頻相機190提供的成像反饋，以控制波導探針504與被檢查的緊固件702的精確對準。

仍參照圖1，多級探針放置頭100包括：附接至履帶式車輛120的塊組件130；以可平移的方式聯接到塊組件130的Z軸載物臺140；以可平移的方式聯接到Z軸載物臺140的X軸載物臺150；以及以可平移的方式聯接到X軸載物臺150的Y軸載物臺160。心軸170以可旋轉的方式聯接到Y軸載物臺160。波導探針504附接至心軸170，即，心軸170和波導探針504一致地旋轉。探針放置頭100的三個載物臺可以由導致波導探針504分別在X方向、Y方向或Z方向上移動的馬達驅動。Z軸載物臺140用于提高或降低波導探針504。X軸載物臺150和Y軸載物臺160提供使波導探針504對中在緊固件702上的精確運動。X軸、Y軸和Z軸是履帶式車輛120的坐標參照系中的相互正交軸線。在理想的檢查情況下，履帶式車輛120的Z軸將平行于被檢查的緊固件的中心線。使用帶有反饋控制(基于由視頻相機190獲取的成像數據)的智能伺服馬達或步進馬達(圖1中未示出)的多個運動用于相對于緊固件702精確定位波導探針504。當正確放置已經實現時，波導探針504然后可以平移或旋轉，橫跨或圍繞緊固件702的頭進行掃描以檢查機身蒙皮506的裂紋。為了實現波導探針504的旋轉，心軸170可以被步進馬達(圖1中未示出)驅動著旋轉。

如將在下面參考圖6更詳細解釋的，波導探針504包括附接至心軸170的殼體600。一對波導602和604各自具有聯接到殼體600的近端。波導602、604平行地從殼體600延伸到被檢查的金屬結構的表面。波導602和604由桿612連接。波導602、604的遠端具有在波導探針504的旋轉或平移期間發射毫米波信號的波導孔。

在圖1示出的情況中，毫米波信號將穿透位于機身蒙皮506的頂表面上的任何介電涂層，然后詢問緊固件702周圍的金屬。裂紋檢測基于擾動，其中裂紋將產生于由波導探針504所發射的毫米波信號在金屬蒙皮上感應出的表面電流密度中。金屬表面上感應出的表面電流創建反射波，隨后在波導探針內側創建駐波。如將在下面更詳細解釋的，在波導孔內側存在裂紋會擾動表面電流密度并改變反射波和駐波的屬性。波導內側的駐波模式屬性的改變可以指示裂紋的存在。

圖1示出的系統能夠使用在緊固件間移動的波導探針504來檢查成排布置在例如飛行器機身上的緊固件周圍的金屬。雖然圖1示出了與緊固件702對準的波導探針504，但是一般來說，履帶式車輛120將在每次掃描已完成之后從一個緊固件移向下一個。當波導探針504鄰近下一個緊固件702時，則視頻相機190捕獲成像數據，用于確定波導探針504相對于緊固件702的位置。然后，位于多級探針放置頭100上的X載物臺馬達和Y載物臺馬達(未示出)可以操作成使波導探針504在X方向和/或Y方向上平移，直到波導探針504和緊固件702對準。然后，波導探針可以降低到啟動位置中，并且可以掃描緊固件702周圍的金屬。運動順序可依據下面參考圖2A、圖2B、圖3和圖4詳細描述的具體實施方案而變化。

在圖1示出的情況中，波導探針504被示出為位于啟動位置中，其中波導探針504的中心線與緊固件702的中心線大致同軸。圖1中的雙頭箭頭指示圖1示出的情況所造成的各種移動。首先，履帶式車輛從波導探針504不鄰近緊固件702的位置移向波導探針504鄰近緊固件702但尚未與緊固件702對準的位置(該位置在圖1中未示出)。在示出的實例中，履帶式車輛120沿著X軸平移，X軸平行于緊固件702所屬的一排緊固件。當緊固件702在視頻相機190的視場內時，命令履帶式車輛120停止。雖然履帶式車輛120和波導探針504是靜止的，但是視頻相機190被啟用以獲取表示視場的圖像數據，該視場包括緊固件702的頭。此圖像數據然后由計算機(圖1中未示出)使用模式識別軟件進行處理，以確定緊固件702的中心線在履帶式車輛120的參照系中的位置。計算機然后使用緊固件中心線的位置來確定波導探針504在履帶式車輛120的參照系中的當前位置與啟動位置之間的差異。之后，雖然履帶式車輛120是靜止的，但是波導探針504在X方向和/或Y方向上從其當前位置移向啟動位置正上方的位置(在X方向上的移動由圖1標記為“X平移”的短雙頭箭頭指示)。然后，機械聯接到Z軸載物臺140的啟用馬達(未示出)將波導探針504降低至啟動位置(在Z方向上的移動由標記為“Z平移”的短雙頭箭頭指示)。

在圖1示出的啟動位置中，波導探針504的中心線與緊固件中心線同軸。(在另選實施方案中，選擇啟動位置使得波導探針504的中心線與緊固件間隔開短的距離。)然后，在履帶式車輛120靜止的同時，波導探針504被啟用以掃描緊固件702周圍區域的至少一部分。在啟動位置啟動時，波導探針504或者旋轉(由標記為“旋轉”的彎曲雙頭箭頭指示)過預定角度，或者在X方向(在圖1中未指示)上平移預定距離。在掃描移動期間，波導探針504的波導602和604兩者向緊固件702附近相應區域發射毫米波信號。檢測波導602、604內產生的駐波，然后進行分析以確定緊固件702周圍的金屬是否存在裂紋。

在從緊固件發出的表面斷裂裂紋的方向基本未知的情況下，在波導探針504與緊固件對準并在各緊固件上方時通過使波導探針504旋轉來掃描一排緊固件是特別有用的。履帶式車輛(或其它平臺，諸如掃描橋或機器人臂)可以設定在該排的第一緊固件處，并且如此取向使之可以沿著緊固件排移動。安裝在平臺上的相機用于捕獲緊固件頭的圖像。模式識別軟件可以用于識別緊固件頭的圓形形狀并且找到其中心(即，緊固件的中心線)。X軸載物臺和/或Y軸載物臺可以被驅動為調整波導探針的精細位置，使得其中心線與緊固件的中心線大致同軸。根據需要，調整Z軸載物臺使得波導的孔位于緊固件頭周圍區域的表面正上方。然后，在系統進行測量的同時，波導探針可以圍繞緊固件旋轉至少180度。圍繞緊固件收集所有信號。如果緊固件周圍區域產生高于預定閾值的信號，則緊固件在用于檢修的數據集之中被標記，并且可選地用與緊固件相鄰投落的筆或涂料標記物進行標記(使用裂紋范圍的參考標準確定閾值)。數據(例如，信號、緊固件位置編號和指示緊固件具有裂紋跡象的數據標記)被收集并存儲用于檢索、分析或數據處理，諸如選通最大信號以便為裂紋定大小。然后，履帶式車輛(或其它平臺)沿著緊固件排移向下一個緊固件。可以一次完成一排檢查，雙程覆蓋兩排。另選地，履帶式車輛(或其它平臺)的Y軸移動可以使得在單個搭接頭上同時掃描兩排而實現單程。

圖2A是示出兩排緊固件200a-200f的視圖。為便于討論，將假設成排的緊固件是相互平行的。直箭頭210a-210g指示依據一個可能實施方案波導探針(沿著X軸)在粗定位期間的相應移動(由于支撐平臺的移動；波導探針相對于平臺不移動)。彎曲箭頭220a-220f指示波導探針在位于緊固件200a-200f上方并與緊固件200a-200f對準的連續位置處的連續旋轉。波導探針的精細定位移動歸因于多級探針放置頭的一個或多個載物臺的移動，未由圖2A中的箭頭指示。當裂紋方向基本未知時，可以使用波導探針的這些移動。

更具體地，使用如圖2A部分示出的毫米波導探針來掃描兩排緊固件的方法步驟可包括以下步驟。

(1)使平臺在沿著平行于如箭頭210a指示的上排緊固件的X軸的第一方向上平移，直到波導探針定位成鄰近緊固件200a。

(2)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針置于啟動掃描位置中(即，與緊固件200a對準并位于緊固件200a正上方)，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個平移(圖2A中的箭頭未指示)。

(3)使波導探針旋轉，以實現圍繞緊固件200a的區域的掃描。該旋轉由圖2A中的箭頭220a指示。

(4)使平臺在第一方向上平移，如箭頭210b指示，直到波導探針定位成鄰近上排緊固件200b。

(5)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針置于啟動掃描位置中(即，與緊固件200b對準并位于緊固件200b正上方)，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個平移(圖2A中的箭頭未指示)。

(6)使波導探針旋轉，以實現圍繞緊固件200b的區域的掃描。該旋轉由圖2A中的箭頭220b指示。

(7)使平臺在第一方向上平移，如箭頭210c指示，直到波導探針定位成鄰近上排緊固件200c。

(8)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針置于啟動掃描位置中(即，與緊固件200c對準并位于緊固件200c正上方)，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個平移(圖2A中的箭頭未指示)。

(9)使波導探針旋轉，以實現圍繞緊固件200c的區域的掃描。該旋轉由圖2A中的箭頭220c指示。

(10)使平臺在沿著Y軸且垂直于第一方向的第二方向上平移，如箭頭210d指示，直到波導探針定位成鄰近下排中的緊固件200d。

(11)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針置于啟動掃描位置中(即，與緊固件200d對準并位于緊固件200d正上方)，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個平移(圖2A中的箭頭未指示)。

(12)使波導探針旋轉，以實現圍繞緊固件200d的區域的掃描。該旋轉由圖2A中的箭頭220d指示。

(13)使平臺在與第一方向相反的第三方向上平移，如箭頭210e指示，直到波導探針定位成鄰近下排中的緊固件200e。

(14)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針置于啟動掃描位置中(即，與緊固件200e對準并位于緊固件200e正上方)，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個平移(圖2A中的箭頭未指示)。

(15)使波導探針旋轉，以實現圍繞緊固件200e的區域的掃描。該旋轉由圖2A中的箭頭220e指示。

(16)使平臺在第三方向上平移，如箭頭210f指示，直到波導探針定位成鄰近下排中的緊固件200f。

(17)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針置于啟動掃描位置中(即，與緊固件200f對準并位于緊固件200f正上方)，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個平移(圖2A中的箭頭未指示)。

(18)使波導探針旋轉，以實現圍繞緊固件200f的區域的掃描。該旋轉由圖2A中的箭頭220f指示。

(19)使平臺在第三方向上平移，如箭頭210g指示，直到波導探針定位成鄰近下排中的下一緊固件(圖2A中未示出)。

圖2B是示出兩排緊固件200a-200f的視圖。直箭頭230a-230g指示依據另一可能實施方案波導探針在粗定位期間的相應移動(沿X軸)(由于支撐平臺的移動；波導探針相對于平臺不移動)。彎曲箭頭220a-220f同樣指示波導探針在緊固件200a-200f上方并與緊固件200a-200f對準的連續位置處的連續旋轉。波導探針的精細定位移動歸因于多級探針放置頭的一個或多個載物臺的移動，圖2B中的箭頭未指示。圖2B示出的方法在檢查兩排緊固件的順序上不同于圖2A示出的方法。當裂紋方向基本未知時，可以使用這些波導探針移動。

更具體地，使用如圖2B部分示出的毫米波導探針來掃描兩排緊固件的方法步驟可包括以下步驟。

(1)使平臺在沿著平行于如箭頭230a指示的上排緊固件的X軸的第一方向上平移，直到波導探針定位成鄰近緊固件200a。

(2)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針置于啟動掃描位置中(即，與緊固件200a對準并位于緊固件200a正上方)，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個平移(圖2B中的箭頭未指示)。

(3)使波導探針旋轉，以實現圍繞緊固件200a的區域的掃描。該旋轉由圖2B中的箭頭220a指示。

(4)使平臺在沿著Y軸且垂直于第一方向的第二方向上平移，如箭頭230b指示，直到波導探針定位成鄰近下排中的緊固件200f。

(5)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針置于啟動掃描位置中(即，與緊固件200f對準并位于緊固件200f正上方)，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個平移(圖2B中的箭頭未指示)。

(6)使波導探針旋轉，以實現圍繞緊固件200f的區域的掃描。該旋轉由圖2B中的箭頭220f指示。

(7)使平臺在第一方向上平移，如箭頭230c指示，直到波導探針定位成鄰近緊固件200e。

(8)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針置于啟動掃描位置中(即，與緊固件200e對準并位于緊固件200e正上方)，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個平移(圖2B中的箭頭未指示)。

(9)使波導探針旋轉，以實現圍繞緊固件200e的區域的掃描。該旋轉由圖2B中的箭頭220e指示。

(10)使平臺在與第二方向相反的第三方向上平移，如箭頭230d指示，直到波導探針定位成鄰近緊固件200b。

(11)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針置于啟動掃描位置中(即，與緊固件200b對準并位于緊固件200b正上方)，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個平移(圖2B中的箭頭未指示)。

(12)使波導探針旋轉，以實現圍繞緊固件200b的區域的掃描。該旋轉由圖2B中的箭頭220b指示。

(13)使平臺在第一方向上平移，如箭頭230e指示，直到波導探針定位成鄰近緊固件200c。

(14)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針置于啟動掃描位置中(即，與緊固件200c對準并位于緊固件200c正上方)，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個平移(圖2B中的箭頭未指示)。

(15)使波導探針旋轉，以實現圍繞緊固件200c的區域的掃描。該旋轉由圖2B中的箭頭220c指示。

(16)使平臺在第二方向上平移，如箭頭230f指示，直到波導探針定位成鄰近緊固件200d。

(17)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針置于啟動掃描位置中(即，與緊固件200d對準并位于緊固件200d正上方)，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個平移(圖2B中的箭頭未指示)。

(18)使波導探針旋轉，以實現圍繞緊固件200d的區域的掃描。該旋轉由圖2B中的箭頭220d指示。

在從緊固件發出的表面斷裂裂紋的方向平行于飛行器機身上的一排水平緊固件的情況下，在波導探針504鄰近每個緊固件時通過平移波導探針504來掃描一排緊固件是特別有用的。履帶式車輛(或其它平臺，諸如掃描橋或機器人臂)可以設定在該排中的第一緊固件處，并且取向成使之可以沿著緊固件排移動。安裝在平臺上的相機用于捕獲緊固件頭的圖像。模式識別軟件可以用于識別緊固件頭的圓形形狀并且找到其中心(即，緊固件的中心線)。X軸載物臺和/或Y軸載物臺可以被驅動為調整波導探針的精細位置，使得其中心線與緊固件的中心線大致同軸。根據需要，調整Z軸載物臺使得波導的孔位于緊固件頭周圍區域的表面正上方。然后，在系統進行測量的同時，波導探針可以橫跨緊固件從一側平移到另一側，其腳部與緊固件相鄰地經過。在緊固件的兩側收集所有信號。如果緊固件周圍區域產生高于預定閾值的信號，則此緊固件在用于維修的數據集之中被標記，并且可選地用與緊固件相鄰投落的筆或涂料標記物進行標記(使用參考標準確定裂紋范圍的閾值)。數據(例如，信號、緊固件位置編號和指示緊固件具有裂紋跡象的數據標記)被收集并存儲用于檢索、分析或數據處理，諸如選通最大信號以便為裂紋定大小。然后，履帶式車輛(或其它平臺)沿著緊固件排移向下一個緊固件。可以一次完成一排檢查，雙程覆蓋兩排。另選地，履帶式車輛(或其它平臺)的Y軸移動可以在單個搭接頭上同時掃描兩排而實現單程。

圖3是示出兩排緊固件200a-200f的視圖。直箭頭310a-310g指示依據另一可能實施方案波導探針在粗定位期間的相應移動(由于移動支撐平臺；波導探針相對于平臺不移動)。短箭頭320a-320f指示波導探針在伏在緊固件200a-200f上面并與緊固件200a-200f對準的連續位置處的連續豎直平移。波導探針的精細定位移動歸因于多級探針放置頭的一個或多個載物臺的移動，未由圖3中的箭頭指示。當裂紋方向平行于飛行器機身的水平線時，可以使用這些波導探針移動。

更具體地，使用如圖3部分示出的毫米波導探針來掃描兩排緊固件的方法步驟可包括下面列出的步驟。僅出于該實例的目的，術語“啟動掃描位置”意指探針中心線與直徑線相交或近乎相交，該直徑線橫跨緊固件的頭延伸并垂直于機身的水平線。

(1)使平臺在沿著平行于如箭頭310a指示的上排緊固件的X軸的第一方向上平移，直到波導探針定位成鄰近上排中的緊固件200a。

(2)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針相對于緊固件200a置于啟動掃描位置中，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個平移(圖3中的箭頭未指示)。

(3)使波導探針在沿著Y軸且垂直于第一方向的第二方向上平移，以掃描圍繞緊固件200a的區域的至少一部分。該平移由圖3中的箭頭320a指示。

(4)使平臺在第一方向上平移，如箭頭310b指示，直到波導探針定位成鄰近上排中的緊固件200b。

(5)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針相對于緊固件200b置于啟動掃描位置中，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個平移(圖3中的箭頭未指示)。

(6)使波導探針在與第二方向相反的第三方向上平移，以掃描圍繞緊固件200b的區域的至少一部分。該平移由圖3中的箭頭320b指示。

(7)使平臺在第一方向上平移，如箭頭310c指示，直到波導探針定位成鄰近上排中的緊固件200c。

(8)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針相對于緊固件200c置于啟動掃描位置中，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個平移(圖3中的箭頭未指示)。

(9)使波導探針在第二方向上平移，以掃描圍繞緊固件200c的區域的至少一部分。該平移由圖3中的箭頭320c指示。

(10)使平臺在第二方向上平移，如箭頭310d指示，直到波導探針定位成鄰近下排中的緊固件200d。

(11)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針相對于緊固件200d置于啟動掃描位置中，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸(未由圖3中的箭頭指示)中的一個或多個平移。

(12)使波導探針在第三方向上平移，以掃描圍繞緊固件200d的區域的至少一部分。該平移由圖3中的箭頭320d指示。

(13)使平臺在與第一方向相反的第四方向上平移，如箭頭310e指示，直到波導探針定位成鄰近下排中的緊固件200e。

(14)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針相對于緊固件200e置于啟動掃描位置中，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個平移(圖3中的箭頭未指示)。

(15)使波導探針在第二方向上平移，以掃描圍繞緊固件200e的區域的至少一部分。該平移由圖3中的箭頭320e指示。

(16)使平臺在第四方向上平移，如箭頭310f指示，直到波導探針定位成鄰近下排中的緊固件200f。

(17)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針相對于緊固件200f置于啟動掃描位置中，該調整可包括沿著X軸、Y軸和Z軸中的一個或多個平移(圖3中的箭頭未指示)。

(18)使波導探針在第三方向上平移，以掃描圍繞緊固件200f的區域的至少一部分。該平移由圖3中的箭頭320f指示。

(19)使平臺在第四方向上平移，如箭頭310g指示，直到波導探針定位成鄰近下排中的下一緊固件(圖3中未示出)。

在從緊固件發出的表面斷裂裂紋的方向平行于緊固件排的情況下，水平排的每個緊固件的周圍區域的光柵掃描是特別有用的。履帶式車輛(或其它平臺，諸如掃描橋或機器人臂)可以設定在該排的第一緊固件處，并且取向成使之可以沿著緊固件排移動。根據需要，調整Z軸載物臺使得波導的孔位于被檢查區域的表面正上方。然后，多級探針放置頭的X軸載物臺和Y軸載物臺順序地啟用以使波導探針沿著蜿蜒路徑移動，以實現緊固件周圍的區域的光柵掃描。以預先選擇的間距在X位置和Y位置處的格柵收集所有信號。被產生的高于預定閾值的波信號的區域圍繞的緊固件在用于修理的數據集之中被標記出來，并且可選地用與緊固件相鄰投落的筆或涂料標記物進行標記(使用參考標準確定裂紋范圍的閾值)。數據(全波形、最大差異信號、緊固件位置編號和指示緊固件具有裂紋跡象的數據標記)被收集并存儲用于檢索、分析或數據處理，諸如選通最大信號以便為裂紋定大小。最大差異波信號的圖像被創建，顯示在計算機監視器上，并被存儲以待稍后檢索。然后，平臺沿著緊固件排移向該排中的下一緊固件。該過程可以重復，直到該排中的所有緊固件都已被檢查并成像。

圖4是示出兩排緊固件200a-200f的視圖。直箭頭410a-410g同樣指示波導探針在安裝有波導探針的平臺移動期間的相應移動。各組相反的短箭頭420a-420f指示在鄰近緊固件200a-200f的連續啟動位置處由波導探針執行的連續光柵掃描。當裂紋方向平行于飛行器機身的水平線時以及當期望緊固件頭的完整C掃描類型圖像時，可以使用波導探針的這些移動。

更具體地，使用如圖4部分示出的毫米波導探針來掃描兩排緊固件的方法步驟可包括下面列出的步驟。僅出于該實例的目的，術語“啟動掃描位置”意指探針中心線與直徑線間隔開，該直徑線橫跨緊固件的頭延伸并垂直于機身的水平線。

(1)使平臺在沿著平行于如箭頭410a指示的上排緊固件的X軸的第一方向上平移，直到波導探針定位成鄰近上排緊固件200a。

(2)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針相對于緊固件200a置于啟動掃描位置中，該調整可包括沿著Z軸(圖4中的箭頭未指示)平移。

(3)使波導探針沿著X軸和Y軸交替地平移，使得它遵循蜿蜒路徑，以實現圍繞緊固件200a的區域的光柵掃描。僅沿著Y軸的來回平移由圖4中的箭頭420a指示(沿著X軸的連接短平移未示出)。

(4)使平臺在第一方向上平移，如箭頭410b指示，直到波導探針定位成鄰近上排中的緊固件200b。

(5)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針相對于緊固件200b置于啟動掃描位置中，該調整可包括沿著Z軸(圖4中的箭頭未指示)平移。

(6)使波導探針沿著X軸和Y軸交替地平移，使得它遵循蜿蜒路徑，以實現圍繞緊固件200b的區域的光柵掃描。僅沿著Y軸的來回平移由圖4中的箭頭420b指示。

(7)使平臺在第一方向上平移，如箭頭410c指示，直到波導探針定位成鄰近上排中的緊固件200c。

(8)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針相對于緊固件200c置于啟動掃描位置中，該調整可包括沿著Z軸平移(圖4中的箭頭未指示)。

(9)使波導探針沿著X軸和Y軸交替地平移，使得它遵循蜿蜒路徑，以實現圍繞緊固件200c的區域的光柵掃描。僅沿著Y軸的來回平移由圖4中的箭頭420c指示。

(10)使平臺沿著Y軸平移，如箭頭410d指示，直到波導探針定位成鄰近下排中的緊固件200d。

(11)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針相對于緊固件200d置于啟動掃描位置中，該調整可包括沿著Z軸平移(圖4中的箭頭未指示)。

(12)使波導探針沿著X軸和Y軸交替地平移，使得它遵循蜿蜒路徑，以實現圍繞緊固件200d的區域的光柵掃描。僅沿著Y軸的來回平移由圖4中的箭頭420d指示。

(13)使平臺沿著X軸在與第一方向相反的方向上平移，如箭頭410e指示，直到波導探針定位成鄰近下排中的緊固件200e。

(14)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針相對于緊固件200e置于啟動掃描位置中，該調整可包括沿著Z軸(圖4中的箭頭未指示)平移。

(15)使波導探針沿著X軸和Y軸交替地平移，使得它遵循蜿蜒路徑，以實現圍繞緊固件200e的區域的光柵掃描。僅沿著Y軸的來回平移由圖4中的箭頭420e指示。

(16)使平臺沿著X軸在與第一方向相反的方向上平移，如箭頭410f指示，直到波導探針定位成鄰近下排中的緊固件200f。

(17)調整波導探針相對于平臺的位置，以將波導探針相對于緊固件200f置于啟動掃描位置中，該調整可包括沿著Z軸平移(圖4中的箭頭未指示)。

(18)使波導探針沿著X軸和Y軸交替地平移，使得它遵循蜿蜒路徑，以實現圍繞緊固件200f的區域的光柵掃描。僅沿著Y軸的來回平移由圖4中的箭頭420f指示。

(19)使平臺在與第一方向相反的方向上平移，如箭頭410g指示，直到波導探針定位成鄰近下排中的下一緊固件(圖4中未示出)。

圖5是識別依據一個實施方式的毫米波裂紋檢測系統的部件的框圖。該系統包括信號發生器512、隔離器514、信號分割器516以及第一波導602和第二波導604。信號發生器512被配置成生成可具有不同頻率的第一毫米波信號和第二毫米波信號。毫米波可具有從約30至約300GHz的頻率，并具有從約1mm至約10mm的波長。第一毫米波信號和第二毫米波信號由信號分割器516接收，信號分割器516將第一信號傳遞到第一波導602，并將第二信號傳遞到第二波導604。隔離器514被配置成減少從信號分割器516到信號發生器512不期望的反射。

由波導602、604發射的波信號將被金屬結構反射，從而在波導內產生駐波。仍參照圖5，波導602、604內的駐波的特性(例如，電壓)由相應二極管檢測器522、524檢測。檢測器輸出由數據獲取裝置526收集并被發送給信號分析器528。信號分析器528可以是這樣的處理器，即被編程為識別檢測器輸出之間的差異，然后基于此差異確定不一致部(例如，裂紋)是否存在于緊固件周圍的區域中。

圖1示出的波導探針504在圖6中以放大比例示出。在該實施方式中，波導探針504包括殼體600，第一波導602和第二波導604以可調整的方式連接到殼體600。波導探針504具有第一連接器606，第一連接器606被配置成連接到圖5所示的信號發生器512。波導探針504還具有第二連接器608和第三連接器610。這兩個連接器被配置成連接到圖5所示的數據獲取裝置526。

桿612連接到第一波導602和第二波導604。當已選定第一波導602和第二波導604之間的距離616時，可使用調整螺釘614將第一波導602固定到桿612。距離616可選擇為使得位于第一波導602的端部618和第二波導604的端部620處的孔(未示出)設置在緊固件的相反兩側上。在該說明性實例中，第一波導602和第二波導604具有長度622。在一個實施方案中，長度622可約為2英寸。在其它實施方案中，長度622可介于從約1英寸至約4英寸的范圍內。

圖7是表示不一致部704的平面圖的視圖，不一致部704從金屬機身蒙皮506的搭接部中的緊固件702發出。在該實例中，不一致部704是在由雙頭箭頭706指示的方向上延伸的裂紋，雙頭箭頭706平行于緊固件702所屬的一排緊固件。由于飛行器機身的應力和構造，裂紋通常在該方向上延伸。在圖7示出的情況中，緊固件702的頭具有直徑708，而不一致部704具有在機身蒙皮506的表面處測量的長度710。

圖8是表示從緊固件702發出的不一致704的截面圖的視圖。機身蒙皮506包括由多個緊固件緊固在一起的重疊的金屬層104和106。借助螺母110將緊固件702固定在層104、106中的對準孔中。

圖9是依據一個實施方式圖示開放式波導探針504在緊固件702上的移動的視圖。圖9表示波導探針504的沿著圖6中的線9-9截取的橫截面圖。在圖9示出的實施方式中，第一波導602中的開口900從第二波導604中的開口902偏移。該偏移相對于線905。該偏移可減少信號和/或響應彼此干擾并且在緊固件702的兩側都存在不一致部的情況下指示不存在不一致部的可能性。

在該說明性實例中，開口900具有長度904和寬度906，并且開口902具有長度908和寬度910。在一個實施方案中，長度904和908可約為0.1英寸，并且寬度906和910可約為0.05英寸。波導602、604具有從開口900和902向上延伸的相應矩形空腔。然而，可使用其它波導形狀。

如圖9中圖示的，波導探針504可相對于緊固件702在箭頭912的方向上移動。具有開口900的第一波導602和具有開口902的第二波導604以虛線示出在位置914、916和918中。在該說明性實例中，不一致部704從緊固件702向外延伸。

圖10是圖示在掃描圖9示出的緊固件702的同時可能由波導探針504產生的信號類型的視圖。圖10示出的響應1000是由第一波導602和第二波導604在處于圖9示出的位置914、916和918中時檢測到的相應響應的實例。在該說明性實例中，在位置914中，響應1002由第一波導602檢測，并且響應1004由第二波導604檢測；在位置916中，響應1006由第一波導602檢測，并且響應1008由第二波導604檢測；以及在位置918中，響應1010由第一波導602檢測，并且響應1012由第二波導604檢測。

圖10示出的差異信號1001表示由第一波導和第二波導檢測到的相應響應之間的差異。差異信號1014表示響應1002和響應1004之間基本為零的差異。相應地，差異信號1014指示位置914處不存在不一致部。差異信號1016表示響應1006和響應1008之間的非零差異。差異信號1016指示在波導探針504在位置916處時檢測出不一致部704。差異信號1018表示響應1010和響應1012之間基本為零的差異。相應地，差異信號1018指示位置918處不存在不一致部。

由此，隨著波導探針504相對于緊固件702移動，任一側上的不一致部可產生由第一波導和第二波導檢測到的響應的可檢測到的差異。這些差異可按振幅、相位或兩者組合進行測量。開口的偏移可減少如果在緊固件的兩側上存在具有類似大小和取向的相應不一致部則將產生零差異的可能性。

圖11是圖示金屬機身蒙皮506的一部分的掃描的視圖，該部分具有從緊固件1100的相應側面1106和1108發出的兩個不一致部1102和1104。出于說明的目的，將假設不一致部1102和1104具有類似的尺寸和取向。在該說明性實例中，波導的開口之間的偏移可防止當來自相應不一致部1102和1104的響應信號產生小于指定閾值的差異信號時響應指示不存在不一致部。如圖11中可以看到的，當波導探針處于位置1110中時，可以檢測到不一致部1104。稍后，當波導探針移向位置1112時，可以識別不一致部1102。

圖5至圖11中波導探針504以及金屬蒙皮壁板上的不一致部的說明并不意在暗示在物理或架構方面對可實施波導探針504的方式施加限制。進一步，波導探針504可相對于金屬蒙皮506移動的方式能以除示出之外的方式執行。例如，波導探針504可圍繞每個緊固件旋轉，而非在箭頭706的方向上移動。

圖12是識別用于檢查依據一個實施方式的結構的過程步驟的流程圖。該過程可實施在檢查環境中并且使用圖1示出的裝備。該過程開始于：基本同時將第一信號發送到金屬結構的第一位置中并且將第二信號發送到金屬結構的第二位置中(操作1200)。該過程接收對第一信號的第一響應并且接收對第二信號的第二響應(操作1202)。將第一響應與第二響應比較，并且計算第一響應和第二響應之間的差異(操作1204)。確定該差異是否大于認為指示存在不一致部的預先選擇的閾值(操作1206)。如果該差異不大于預先選擇的閾值(即，不一致部不存在)，則該過程終止。否則，對不一致部執行操作(操作1208)。例如，操作可以是返修操作。返修操作可包括：返修金屬結構以減少或去除不一致部；或更換金屬結構。之后該過程終止。

圖13是表示完整運動的履帶式車輛的可以適于承載多運動檢查頭的部分的軸測圖的視圖。更具體地，圖1示出的履帶式車輛120可以是完整運動車輛。完整運動系統是不受運動約束的系統。該類型的系統可以在旋轉地同時在任何方向上平移或者無平移地旋轉。

圖13示出依據一個實施方式完整運動的履帶式車輛的具有四個麥克納姆輪和兩個抽吸區的部分。供給信號以控制所示出的部件的操作的電連接在圖13中未示出。該完整運動的履帶式車輛包括框架2，框架2具有借助相應車軸6安裝到框架2的四個麥克納姆輪4(兩個類型“A”和兩個類型“B”)，并且進一步包括四個獨立控制的步進馬達8(一個輪一個步進馬達)。麥克納姆輪4在一個對角線上布置有“A”對，并且在另一個對角線上布置有“B”對，每個輪的車軸6垂直于延伸穿過車輛中心的線。每個步進馬達8均控制相應輪4的旋轉。

圖13示出的實施方式還具有兩個抽吸裝置10，這兩個抽吸裝置10并排布置在框架2的中間，在前輪和后輪之間的中途。在該特定實施方式中，每個抽吸裝置均是相應的電動管道風扇(EDF)10，電動管道風扇10安裝在形成于框架2中的相應開口(圖13中未示出)中。每個電動管道風扇10均包括能圍繞軸線旋轉的風扇、圍繞風扇的管道以及電動機，該電動機驅動風扇在一方向上旋轉，使得空氣從框架下方的相應通道或空間(下文中為“抽吸區”)向上推進穿過風扇管道，從而在對應的抽吸區中創建抽吸。這兩個抽吸區由附接至框架2的縱向下表面摩擦柔性裙座14a-14c、中間裙座14c(形成分離兩個抽吸區的公共邊界壁)界定在對置兩側上。裙座14a-14c可向下延伸，使得其底邊緣接觸使車輛在上面移動的表面。

雖然圖13中未示出，但是履帶式車輛可以由線纜拴系至支撐系統，線纜將電力供給到車輛上的步進馬達8和電動管道風扇10。線纜還提供來自控制器(例如，計算機)的控制信號，該控制器控制步進馬達8和電動管道風扇10的操作。履帶式車輛進一步包括安裝至框架2的轉換器盒(未示出)。轉換器盒將來自控制器(未示出)的USB信號轉換為脈沖寬度的調制信號，以控制電動管道風扇馬達。

依據另選實施方式，所述履帶式車輛可以是電池供電的，而非經由拴系線纜接收電力。另外，馬達控制器可以是安裝在履帶式車輛上的微處理器或微計算機，而非使用基于地面的計算機來借助由拴系線纜承載的控制信號控制車輛。另選地，履帶式車輛上的馬達可以經由與車外控制器的無線連接進行控制。

圖13示出的履帶式車輛利用四個麥克納姆輪。每個麥克納姆輪4均具有以可旋轉的方式安裝至其圓周的多個圓錐輥16，每個輥均能圍繞其軸線自由旋轉。這些輥通常具有相對于輪平面呈45°度角的旋轉軸線。類型“A”麥克納姆輪具有左手輥，而類型“B”麥克納姆輪具有右手輥。車輛可以在任何方向上移動并且通過使每個輪的旋轉速度和方向變化而轉動。

圖14是示出麥克納姆輪的履帶式車輛的仰視圖的視圖，其具有由公共裙座14c分離的雙抽吸區12，公共裙座14c沿著縱向軸線對分框架的底表面。在該特定構造中，最上裙座14a與公共裙座14c之間的上半底表面包括具有開口的平坦中央表面36，電動管道風扇的風扇裝設在該開口中。該平坦中央表面36與前凸表面38和后凸表面40側面相接。每個凸表面38和40可以是空氣動力學流線型表面，以在供車輛在其上移動的表面的對置部分形成相應的喉部。由此，框架的輪廓化底表面、裙座和供車輛在其上移動的表面限定了相應通道，允許足夠的空氣被向上抽吸穿過對應的電動管道風扇，以生成期望的抽吸力。每個通道在凸表面38和40的最低點之間的部分形成相應的抽吸區12。在圖14描繪的特定實施方式中，抽吸區由公共裙座14c分離并且與將管道風扇裝設在其中的相應開口流體連通。這些開口可沿著其最下面的部分基本上呈錐形，以便于空氣流出抽吸區。

應當理解的是，圖14中看到的車身底部表面形狀是示例性實施方案。車身底部表面可具有利于空氣從車輛前部和后部流過車輛下方空間然后向上經過電動管道風扇10的管道的許多不同形狀。

本文中公開的系統將麥克納姆輪的履帶式車輛的方向控制優點與傾斜、豎直或倒置表面上的工作能力相結合。與附接至檢查表面的檢查系統或使用大型機器人操縱器臂的系統比較，履帶式車輛對可以檢查的區域的類型更具靈活性，并且對操作者和被檢查對象更安全。本文中公開的系統的優于其它系統的主要優點是將保持車輛在任何表面上的位置不滑動的能力(由于受控的抽吸系統)和在任何方向上移動的能力(由于完整運動平臺)相結合。利用可以在水平、傾斜和豎直表面(并且潛在是倒置表面)上移動的完整運動系統，得以將一般用途的運動控制用于毫米波裂紋檢測。

圖15是依據一個實施方式識別用于非破壞性地檢查緊固件周圍的金屬的自動化系統的部件的框圖，其中平臺是完整運動的履帶式車輛，其配備有支撐可旋轉式毫米波導探針的多級探針放置頭。探針放置頭支撐多個馬達60，其中三個馬達驅動波導探針504分別沿著X軸、Y軸和Z軸的平移，一個馬達驅動波導探針504圍繞Z軸的旋轉。圖13和圖14示出的完整運動的履帶式車輛承載分別驅動四個麥克納姆輪的旋轉的四個輪馬達70，并承載驅動兩個電動管道風扇的旋轉的兩個EDF馬達80。馬達60、70和80都經由中繼板54上的開關來接收電源56的電力。這些開關的狀態由計算機50控制。更具體地，中繼板54上的開關的關閉經由串行(例如，RS-232)端口接口52從計算機50接收的信號激活。計算機50可包括通用計算機，其編程有包括控制各種步進馬達的相應軟件模塊的運動控制應用軟件。計算機50經由相同串行端口接口52將控制信號輸出到探針放置頭馬達60和輪馬達70，以選擇性地啟用/禁用每個馬達。當啟用時，步進馬達被編程為依據系統操作者做出的選擇使用交互式控制接口(未示出)來執行相應的運動控制功能。

完整運動的履帶式車輛可配備有視頻相機190，該視頻相機190捕獲探針放置頭下面的空間容積的實時取景。視頻相機190響應于作為中繼板54一部分的開關的啟用來接收電源的電力，并且經由串行端口接口52被計算機50啟用。視頻相機190的成像數據經由相機開關62由顯示監視器64接收。成像數據還發送至計算機50，以例如使用模式識別軟件進行圖像處理。

計算機50還可編程為控制信號發生器512以在波導探針504內生成毫米波信號。波導探針504的檢測器輸出由數據獲取裝置526收集并被發送至計算機50，計算機50進一步編程有信號分析軟件。信號分析軟件可以識別檢測器輸出之間的差異，然后確定被檢查區域中是否存在不一致部(例如，裂紋)。

依據圖1描繪的系統的一個實施方式，探針放置頭100包括：Z軸載物臺140，其能相對于塊組件130沿著Z軸移位；X軸載物臺150，其能相對于Z軸載物臺140沿著X軸移位；和Y軸載物臺160，其能相對于X軸載物臺150沿著Y軸移位。X軸載物臺、Y軸載物臺和Z軸載物臺可借助相應的線性運動軸承以可平移的方式聯接。這些可平移的載物臺可通過本領域已知的任何合適的驅動機構機械聯接到相應的步進馬達(參見圖15中的探針放置頭馬達60)。例如，每個載物臺均可以具有以可旋擰的方式接合相應絲杠的相應附接螺母，該絲杠由相應步進馬達驅動旋轉，從而將馬達輸出軸的旋轉轉換為載物臺的平移。

依據一些另選實施方式，所述設備可包括：多級探針放置頭，所述多級探針放置頭包括塊組件、以可平移的方式聯接到所述塊組件的第一載物臺和以可平移的方式聯接到所述第一載物臺的第二載物臺；心軸，所述心軸以可旋轉的方式聯接到所述多級探針放置頭的所述第二載物臺；以及毫米波導探針，所述毫米波導探針附接至所述心軸。例如，如果所述多級探針放置頭安裝在可以沿著平行于一排緊固件的X軸以足夠精度定位的履帶式車輛、機器人臂或掃描橋上，則可以提供具有Y軸載物臺和Z軸載物臺的兩個載物臺的探針放置頭，兩者均是可控的，以實現Y方向和Z方向的精確定位。相應地，在一些應用中，本文教導范圍內的探針放置頭可僅具有兩個平移載物臺。

依據其它另選實施方式，安裝在波導探針前面的渦流探針可用于定位緊固件(代替對相機圖像的依賴)。所述渦流探針可以電居中在緊固件上。因為渦流探針在平臺參照系中的位置是已知的，所以緊固件在此相同參照系中的位置可以根據渦流探針輸出而確定。于是，波導探針可以定位成與此緊固件對準。

雖然用于檢查緊固件周圍的金屬的設備和方法已經參考各種實施方式進行了描述，但是本領域技術人員將理解的是，在不脫離本文的教導的范圍的情況下，可做出各種改變，并且等同物可替代其元件。另外，可做出許多修改來適應概念和減少，以將本文中公開的實踐到特定情形。相應地，意圖是，由權利要求書涵蓋的主題不限于公開的實施方式。

用在權利要求書中時，術語“計算機系統”應當被廣泛地解釋為涵蓋具有至少一個計算機或處理器的系統，并且可具有經由網絡或總線通信的多個計算機或處理器。如前述句子中使用的，術語“計算機”和“處理器”兩者指的是包括能夠執行指令的處理單元(例如，中央處理單元、集成電路或算術邏輯單元)的裝置。

在本文中公開的一個或多個應用中，第一程序包括使用模式識別來處理成像數據的指令；第二程序包括控制機動式多級探針放置頭的指令，第三程序包括控制毫米波導探針的指令，并且第四程序包括分析從毫米波導探針接收的信號的指令。

進一步，本公開包括根據以下條款的實施方式：

條款1、一種用于非破壞性地檢查緊固件周圍的金屬結構的設備，所述設備包括：

多級探針放置頭，所述多級探針放置頭包括塊組件、能相對于所述塊組件沿著第一軸線平移的第一載物臺和能相對于所述塊組件沿著正交于所述第一軸線的第二軸線平移的第二載物臺；

心軸，所述心軸以可旋轉的方式聯接到所述多級探針放置頭的所述第二載物臺以圍繞所述第一軸線旋轉；以及

波導探針，所述波導探針附接至所述心軸。

條款2、根據條款1所述的設備，其中，所述多級探針放置頭進一步包括第三載物臺，所述第三載物臺能相對于所述塊組件沿著正交于所述第一軸線和第二軸線的第三軸線平移，所述第三載物臺以可平移的方式聯接到所述第一載物臺，并且所述第二載物臺以可平移的方式聯接到所述第三載物臺。

條款3、根據條款2所述的設備，所述設備進一步包括平臺，其中所述多級探針放置頭的所述塊組件附接至所述平臺。

條款4、根據條款3所述的設備，其中，所述平臺是履帶式車輛、掃描橋或機器人臂。

條款5、根據條款3所述的設備，所述設備進一步包括安裝至所述平臺的相機，所述相機被引導朝向所述多級探針放置頭下方的空間容積。

條款6、根據條款2所述的設備，所述設備進一步包括分別機械聯接到所述第一至第三載物臺的第一至第三馬達，并包括機械聯接到所述心軸的第四馬達，其中所述第一載物臺將在啟用所述第一馬達時相對于所述塊組件平移，所述第三載物臺將在啟用所述第三馬達時相對于所述第一載物臺平移，所述第二載物臺將在啟用所述第二馬達時相對于所述第三載物臺平移，并且所述心軸將在啟用所述第四馬達時相對于所述第二載物臺旋轉。

條款7、一種用于非破壞性地檢查緊固件周圍的金屬的方法，所述方法包括以下步驟：

(a)將平臺移向使以可移動的方式聯接到所述平臺的波導探針與緊固件鄰近的位置；

(b)在所述平臺和波導探針靜止的同時，使用具有包括所述緊固件的視場的相機獲取圖像數據；

(c)處理所述圖像數據以確定所述緊固件在所述平臺的參照系中的位置；

(d)確定所述波導探針在所述平臺的參照系中的當前位置與啟動位置之間的差異；

(e)在所述平臺靜止的同時，將所述波導探針從所述波導探針的所述當前位置移向所述啟動位置；以及

(f)在所述平臺靜止的同時，使用所述波導探針掃描所述緊固件周圍的區域的至少一部分，在所述波導探針處于所述啟動位置的同時啟動掃描步驟。

條款8、根據條款7所述的方法，其中，當所述波導探針處于所述啟動位置時，位于所述波導探針的兩個孔之間的中途的豎直軸線與穿過所述緊固件的中心的豎直軸線大致同軸。

條款9、根據條款8所述的方法，其中，步驟(f)包括使所述波導探針旋轉。

條款10、根據條款7所述的方法，其中，當所述波導探針處于所述啟動位置時，所述波導探針的兩個孔之間的中途的豎直軸線與穿過所述緊固件的中心的豎直軸線分離。

條款11、根據條款10所述的方法，其中，步驟(f)包括使所述波導探針在水平方向上平移，使得所述波導探針的所述豎直軸線在與所述緊固件相交的豎直平面中移動。

條款12、根據條款11所述的方法，其中，所述豎直平面與所述緊固件的直徑相交。

條款13、根據條款10所述的方法，其中，步驟(f)包括使所述波導探針水平平移，使得所述波導探針的所述豎直軸線遵循在包括所述緊固件的區域中的蜿蜒路徑。

條款14、一種用于非破壞性地檢查緊固件周圍的金屬的方法，所述方法包括：

(a)將平臺移向使以可移動的方式聯接到所述平臺的波導探針與緊固件鄰近的位置；

(b)在所述平臺靜止的同時，使所述波導探針沿著在所述緊固件上方穿過的蜿蜒路徑移動；以及

(c)在所述波導探針沿著所述蜿蜒路徑移動的同時，掃描所述緊固件周圍的區域

條款15、根據條款14所述的方法，所述方法進一步包括：

(d)收集來自所述波導探針的波信號；以及

(e)處理收集到的所述波信號，以確定這些波信號是否指示裂紋在所述緊固件周圍的區域中存在裂紋。

條款16、一種用于非破壞性地檢查緊固件周圍的金屬的系統，所述系統包括：

平臺，所述平臺包括多個可移動部分并包括分別機械聯接到所述可移動部分的多個第一馬達；

多級探針放置頭，所述多級探針放置頭附接至所述平臺，所述多級探針放置頭包括X軸載物臺、Y軸載物臺和Z軸載物臺，所述X軸載物臺、Y軸載物臺和Z軸載物臺分別能在X方向、Y方向和Z方向上平移；

多個第二馬達，所述多個第二馬達分別被機械聯接以驅動所述X軸載物臺、Y軸載物臺和Z軸載物臺的平移；

波導探針，所述波導探針以可旋轉的方式聯接到所述多級探針放置頭的所述第三載物臺，所述波導探針能圍繞所述Z軸旋轉；

馬達，所述馬達被機械聯接以驅動所述波導探針圍繞所述Z軸的旋轉；

相機，所述相機安裝至所述平臺，所述相機被引導朝向所述多級探針放置頭下方的空間容積；以及

計算機系統，所述計算機系統被編程為執行以下操作：

處理由所述相機獲取的成像數據；

控制所述馬達；以及

控制所述波導探針以傳輸波信號。

條款17、根據條款16所述的系統，其中，所述平臺是履帶式車輛、掃描橋或機器人臂。

條款18、根據條款16所述的系統，其中，處理由所述相機獲取的成像數據的所述操作包括：辨識表示緊固件圖像的成像數據，然后確定所述緊固件在所述平臺的參照系中的位置。

條款19、根據條款18所述的系統，其中，控制所述馬達的所述操作包括：啟用以及稍后停用所述多個第二馬達中的至少一個，以導致所述波導探針移向使所述波導探針的中心軸線與所述緊固件相交的啟動位置；以及啟用被機械聯接以在所述波導探針處于所述啟動位置時以驅動所述波導探針圍繞所述Z軸旋轉的所述馬達，并且控制所述波導探針以傳輸波信號的所述操作包括：在所述波導探針旋轉時啟用所述波導探針以傳輸波信號。

條款20、根據條款18所述的系統，其中，控制所述馬達的所述操作包括：啟用以及稍后停用所述多個第二馬達中的至少一個，以導致所述波導探針移向使所述波導探針的中心軸線不與所述緊固件的中心軸線同軸的啟動位置

條款21、根據條款20所述的系統，其中，控制所述馬達的所述操作進一步包括：啟用以及稍后停用所述多個第二馬達中的被機械聯接以驅動所述Y軸載物臺的平移的所述馬達，以導致所述波導探針在Y方向上從所述啟動位置平移到停止位置，并且控制所述波導探針以傳輸波信號的所述操作包括：在所述波導探針從所述啟動位置移向所述停止位置的同時，啟用所述波導探針以傳輸波信號。

下文中闡述的方法權利要求不應當被解釋為需要其中列舉的步驟以字母順序(權利要求書中的任何字母順序僅僅出于參考之前列舉的步驟的目的使用)或者以列舉的順序執行。也不應當被解釋為排除同時或交替執行的兩個或更多個步驟的任何部分。例如，兩個或更多個載物臺的平移可同時或順序地發生，或者可部分地時間重疊。