使用毫米波导探针自动检测紧固件周围的疲劳裂纹的制作方法

本公开总体涉及用于结构元件的非破坏性检查(NDI)的设备和方法，并且更具体地涉及用于检测紧固件周围的疲劳裂纹的NDI技术。

背景技术：

金属中应力诱发的疲劳裂纹的非破坏性检测和评估可实践在许多不同的环境中，包括表面运输、航空运输和发电厂。例如，涡流探伤可用于识别可能不可见的裂纹。在某些情况下，涂料可被去除以执行检查。一些涂料或涂层具有在使用涡流探伤时可使得更难以识别裂纹的传导材料。涡流探伤使用电磁感应来识别诸如金属蒙皮壁板的传导材料中的裂纹。特别是，涡流探伤附近特征(诸如紧固件)受该结构与紧固件之间的导电性差异影响。该差异可限制这种类型的探伤检测不一致部的灵敏度。这些类型的检查可能需要比期望更多的时间和费用。

用于检测金属裂纹的另一已知技术使用近场毫米波(即，1-10mm的波长范围)波导探针。毫米波信号不会穿透金属，但对金属表面不连续性(诸如裂纹)的存在敏感。有利地，毫米波信号能够传播通过诸如涂料的介电材料。由此，波导探针可以询问覆盖涂料的金属表面。如果裂纹存在于询问的容积中，则裂纹将在波导探针中感应出的表面电流密度中产生扰动。

检测紧固件周围的金属裂纹的已知方法使用手持式波导探针。将期望提供一种能够执行毫米波裂纹检测、实现比使用手持式波导探针更快、劳动密集性更低、更可重复的且更符合人体工程学安全的裂纹检测的自动化设备。

技术实现要素：

下面详细公开的主题涉及一种用于检查紧固件周围的金属的自动化高速方法，并涉及一种用于执行此检查方法的计算机控制的设备。依据各种实施方式，所述设备包括多运动检查头，所述多运动检查头安装在扫描桥、机器人臂或机器人履带式车辆上。所述多运动检查头包括毫米波导探针和机动式多级探针放置头，所述机动式多级探针放置头能操作成使所述波导探针沿着X轴、Y轴和Z轴移位以实现多个序列运动。所述波导探针附接至心轴，所述心轴以可旋转的方式联接到X轴(或Y轴)载物台，以围绕Z轴旋转。具有反馈控制的智能伺服马达或步进马达用于将所述波导探针移动到位，然后横跨或围绕紧固件头扫描以检查可能在涂料下方、从所述紧固件向外延伸的裂纹。

依据一个实施方式，所述设备包括各方向机动式载物台，所述机动式载物台被序列化并控制为了检查飞行器机身上的紧固件排而需要的具体运动。在另选实施方式中，所述机动式载物台可以被序列化并控制为了检查见于核电厂、石油钻探、造船和运输行业中的结构上的紧固件而需要的具体运动。

依据一种检查方法，所述扫描桥、机器人臂或履带式车辆可以操作成将所述波导探针移向靠近第一紧固件或位于第一紧固件和第二紧固件之间的位置。虽然所述扫描桥、机器人臂或履带式车辆是不活动的，但是所述机动式多级探针放置头可以操作成将所述波导探针移向在所述第一紧固件上方的精确位置，将所述波导探针降低到检查高度，然后在扫描所述第一紧固件周围的区域期间使所述波导探针旋转或平移。在所述第一紧固件的扫描已经完成之后，所述机动式多级探针放置头可以操作成将所述波导探针移向在所述第二紧固件上方的精确位置，重复前述过程。在所述第二紧固件的扫描已经完成之后，所述扫描桥、机器人臂或履带式车辆可以操作成将所述波导探针移向靠近第三紧固件或位于第三紧固件和第四紧固件之间的位置。然后，所述机动式多级探针放置头可以操作成使得能够扫描所述第三紧固件和第四紧固件周围的区域。所有的移动都由控制计算机控制。

依据一个实施方式，所述控制计算机被编程为执行飞行器机身的铝蒙皮上的紧固件裂纹的完全自动化检查，所述Z轴与所述紧固件的轴线平行。然而，应当理解的是，本文中公开的所述自动化设备和方法适合检查除金属飞行器机身之外的金属结构。

下面详细公开的主题的一个方面是一种用于非破坏性地检查紧固件周围的金属的设备，所述设备包括：平台；多级探针放置头，所述多级探针放置头包括附接至所述平台的块组件并包括第一至第三载物台，所述第一载物台以可平移的方式联接到所述块组件以沿着第一轴线平移，所述第三载物台以可平移的方式联接到所述第一载物台以沿着正交于所述第一轴线的第二轴线平移，并且所述第二载物台以可平移的方式联接到所述第三载物台以沿着正交于所述第一轴线和第二轴线的第三轴线平移；心轴，所述心轴以可旋转的方式联接到所述多级探针放置头的所述第二载物台以围绕所述第一轴线旋转；以及波导探针，所述波导探针附接至所述心轴。所述平台可以是履带式车辆、扫描桥或机器人臂。所述设备可进一步包括安装到所述平台的相机，所述相机被引导朝向所述多级探针放置头下方的空间容积。在公开的实施方式中，所述设备进一步包括分别机械联接到所述第一至第三载物台的第一至第三马达，并包括机械联接到所述心轴的第四马达，其中所述第一载物台将在启用所述第一马达时相对于所述块组件平移，所述第三载物台将在启用所述第三马达时相对于所述第一载物台平移，所述第二载物台将在启用所述第二马达时相对于所述第三载物台平移，并且所述心轴将在启用所述第四马达时相对于所述第二载物台旋转。

本文中公开的主题的另一方面是一种用于非破坏性地检查紧固件周围的金属结构的设备，所述设备包括：平台；多级探针放置头，所述多级探针放置头包括附接至所述平台的块组件、能相对于所述块组件沿着第一轴线平移的第一载物台、能相对于所述块组件沿着正交于所述第一轴线的第二轴线平移的第二载物台；心轴，所述心轴以可旋转的方式联接到所述多级探针放置头的所述第二载物台以围绕所述第一轴线旋转；以及波导探针，所述波导探针附接至所述心轴。

所公开主题的另一方面是一种用于非破坏性地检查紧固件周围的金属的方法，所述方法包括以下步骤：(a)将平台移向使以可移动的方式联接到所述平台的波导探针与紧固件邻近的位置；(b)在所述平台和波导探针静止的同时，使用具有包括所述紧固件的视场的相机获取图像数据；(c)处理所述图像数据以确定所述紧固件在所述平台的参照系中的位置；(d)确定所述波导探针在所述平台的参照系中的当前位置与启动位置之间的差异；(e)在所述平台静止的同时，将所述波导探针从所述波导探针的所述当前位置移向所述启动位置；以及(f)在所述平台静止的同时，使用所述波导探针扫描所述紧固件周围的区域的至少一部分，在所述波导探针处于所述启动位置的同时启动扫描步骤。

依据前述段落描述的方法的一些实施方式，当所述波导探针处于所述启动位置时，位于所述波导探针的两个孔之间的中途的竖直轴线与穿过所述紧固件的中心的竖直轴线大致同轴。在这些实施方式中，步骤(f)包括使所述波导探针旋转。

依据其它实施方式，当所述波导探针处于所述启动位置时，所述波导探针的两个孔之间的中途的竖直轴线与穿过所述紧固件的中心的竖直轴线分离。依据一个实施方式，步骤(f)包括使所述波导探针在水平方向上平移，使得所述波导探针的所述竖直轴线在与所述紧固件相交的竖直平面中移动。依据另一实施方式，步骤(f)包括使所述波导探针水平平移，使得所述波导探针的所述竖直轴线遵循在包括所述紧固件的区域中的蜿蜒路径。

下面公开的主题的另一方面是一种用于非破坏性地检查紧固件周围的金属的方法，所述方法包括：(a)将平台移向使以可移动的方式联接到所述平台的波导探针与紧固件邻近的位置；(b)在所述平台静止的同时，使所述波导探针沿着所述紧固件上的蜿蜒路径移动；(c)在所述波导探针沿着所述蜿蜒路径移动的同时，扫描所述紧固件周围的区域；(d)收集来自所述波导探针的波信号；以及(e)处理收集到的所述波信号，以确定这些波信号指示裂纹是否存在于所述紧固件周围的区域中。

下面详细公开的主题的再一方面是一种用于非破坏性地检查紧固件周围的金属的系统，所述系统包括：平台，所述平台包括多个可移动部分并包括分别机械联接到所述可移动部分的多个第一马达；多级探针放置头，所述多级探针放置头附接至所述平台，所述多级探针放置头包括X轴载物台、Y轴载物台和Z轴载物台，所述X轴载物台、Y轴载物台和Z轴载物台分别能在X方向、Y方向和Z方向上平移；多个第二马达，所述多个第二马达分别被机械联接以驱动所述X轴载物台、Y轴载物台和Z轴载物台的平移；波导探针，所述波导探针以可旋转的方式联接到所述多级探针放置头的所述第三载物台，所述波导探针能围绕所述Z轴旋转；马达，所述马达被机械联接以驱动所述波导探针围绕所述Z轴的旋转；相机，所述相机安装至所述平台，所述相机被引导朝向所述多级探针放置头下方的空间容积；以及计算机系统，所述计算机系统被编程为执行以下操作：处理由所述相机获取的成像数据；控制所述马达；以及控制所述波导探针以传输波信号。所述平台可以是履带式车辆、扫描桥或机器人臂。处理由所述相机获取的成像数据的操作包括：辨识表示紧固件图像的成像数据，然后确定所述紧固件在所述平台的参照系中的位置。

依据前述段落描述的所述系统的一些实施方式，控制所述马达的操作包括：启用以及稍后停用所述多个第二马达中的至少一个，以导致所述波导探针移向使所述波导探针的中心轴线与所述紧固件相交的启动位置；以及启用被机械联接以在所述波导探针处于所述启动位置时驱动所述波导探针围绕所述Z轴旋转的所述马达，并且其中控制所述波导探针以传输波信号的操作包括：在所述波导探针旋转的同时启用所述波导探针以传输波信号。

依据所述系统的其它实施方式，控制所述马达的操作包括：启用以及稍后停用所述多个第二马达中的至少一个，以导致所述波导探针移向使所述波导探针的中心轴线不与所述紧固件的中心轴线同轴的第一启动位置；然后，启用以及稍后停用所述多个第二马达中的被机械联接以驱动所述Y轴载物台的平移的马达，以导致所述波导探针在第一Y方向上从所述第一启动位置平移到第一停止位置，并且控制所述波导探针以传输波信号的操作包括：在所述波导探针从所述第一启动位置移向所述第一停止位置的同时，启用所述波导探针以传输波信号。

在前述段落描述的实施方式的变型中，控制所述马达的操作进一步包括：启用以及稍后停用所述多个第二马达中的被机械联接以驱动所述X轴载物台的平移的马达，以导致所述波导探针在X方向上从所述第一停止位置平移到第二启动位置；之后，启用以及稍后停用所述多个第二马达中的被机械联接以驱动所述Y轴载物台的平移的马达，以导致所述波导探针在与所述第一Y方向相反的第二Y方向上从所述第二启动位置平移到第二停止位置，并且控制所述波导探针以传输波信号的操作进一步包括：在所述波导探针从所述第二启动位置移向所述第二停止位置的同时，启用所述波导探针以传输波信号。

下面公开了用于自动化毫米波裂纹检测的设备和方法的其它方面。

附图说明

图1是表示依据一个实施方式承载波导探针的履带式车辆的侧视图的视图，所述波导探针用于检测紧固件周围的裂纹。

图2A是依据一个可能实施方案示出两排紧固件和指示波导探针移动的箭头的视图。当裂纹方向基本未知时可以使用这些波导探针移动。

图2B是依据另一可能实施方案示出两排紧固件和指示波导探针移动的箭头的视图。当裂纹方向基本未知时可以使用这些波导探针移动。

图3是依据第三可能实施方案示出两排紧固件和指示波导探针移动的箭头的视图。当裂纹方向沿着飞行器的机身时可以使用这些波导探针移动。

图4是依据第四可能实施方案示出两排紧固件和指示波导探针移动的箭头的视图。当裂纹方向沿着飞行器的机身时可以使用包括光栅式扫描的这些波导探针移动。

图5是识别毫米波裂纹检测系统的部件的框图。

图6是表示适合安装在履带式车辆上的波导探针的立视图的视图。

图7是表示从金属蒙皮的搭接部中的紧固件发出的裂纹的平面图的视图。

图8是表示从金属蒙皮的搭接部中的紧固件发出的裂纹的截面图的视图。

图9是依据一个实施方式图示开放式波导探针在紧固件上的移动的视图。

图10是图示在扫描紧固件的同时可能由波导探针产生的信号类型的视图。

图11是图示具有从紧固件发出的两个裂纹的结构扫描的视图。

图12是识别用于检查依据一个实施方式的结构的过程步骤的流程图。

图13是表示可能适于承载多运动检查头的完整运动的履带式车辆各部分的轴测图的视图。用于供给电力的连接以及用于控制车辆运动的信号未示出。

图14是表示具有双抽吸区的麦克纳姆轮的履带式车辆的仰视图的视图。

图15是识别依据一个实施方式用于非破坏性检查紧固件周围的金属的系统的部件的框图。

下文中将参照附图，其中不同图中的类似元件具有相同的附图标记。

具体实施方式

各种实施方式和实施方案将参考金属飞行器机身紧固件周围的毫米波裂纹检测进行描述。然而，应当理解的是，下面详细公开的设备和方法还可以用于检测紧固件周围其它类型的不协调。应当进一步理解的是，下面详细公开的设备和方法还可以用于检测其它类型的金属结构(诸如核电厂、船、火车、石油钻井探针放置头等等的部件)的不协调(诸如裂纹)。

图1是表示履带式车辆120的侧视图的视图，该履带式车辆120具有安装在其前端上的依据一个实施方式的多级探针放置头100。多级探针放置头100支撑波导探针504，波导探针504可以用于检测紧固件周围的金属结构中的裂纹。在图1示出的实例中，被检查物体是机身蒙皮506，机身蒙皮506包括由多个紧固件紧固在一起的重叠的金属层104和106。紧固件通常布置成排。图1仅示出一个紧固件702。借助套环将紧固件702固定在层104、106中的对准孔中。波导探针504示出为处于适合检查紧固件702周围区域的位置，即，波导探针504的中心轴线与紧固件702的中心轴线同轴。在检查过程中，波导探针504传输毫米波信号，该信号询问围绕紧固件702的金属。因为毫米波信号穿透介电材料，诸如涂料，所以可以检查覆盖涂料的金属表面。波导探针不需要与被检查表面接触。

履带式车辆120可采取远程操作的真空启用机器人的形式，能够使用抽吸装置(例如，由安装在履带式车辆120的框架上的马达驱动的风扇)沿着非水平表面移动。在图1示出的实施方式中，一组四个轮中仅有两个轮122a和122b是可见的。由其安装在履带式车辆120的框架上的相应马达(未示出)驱动的麦克纳姆式轮的旋转使得能够进行完整运动。转动和平移被解耦的完整运动实现了X-Y平面内任何方向的扫描。履带式车辆120可操纵成在X-Y平面中移动，X轴线平行于一排被检查的紧固件。履带式车辆120沿着一排紧固件的移动由图1标记为“X平移”的长双头箭头指示。

视频相机190安装在履带式车辆120上。相机可以取向成使得其视场将包括位于多级探针放置头100之下的空间容积。视频相机190捕获成像数据并将此成像数据发送给计算机(图1未示出)。视频相机190与计算机之间的通信通道可以经由电缆或无线。计算机将使用由视频相机190提供的成像反馈，以控制波导探针504与被检查的紧固件702的精确对准。

仍参照图1，多级探针放置头100包括：附接至履带式车辆120的块组件130；以可平移的方式联接到块组件130的Z轴载物台140；以可平移的方式联接到Z轴载物台140的X轴载物台150；以及以可平移的方式联接到X轴载物台150的Y轴载物台160。心轴170以可旋转的方式联接到Y轴载物台160。波导探针504附接至心轴170，即，心轴170和波导探针504一致地旋转。探针放置头100的三个载物台可以由导致波导探针504分别在X方向、Y方向或Z方向上移动的马达驱动。Z轴载物台140用于提高或降低波导探针504。X轴载物台150和Y轴载物台160提供使波导探针504对中在紧固件702上的精确运动。X轴、Y轴和Z轴是履带式车辆120的坐标参照系中的相互正交轴线。在理想的检查情况下，履带式车辆120的Z轴将平行于被检查的紧固件的中心线。使用带有反馈控制(基于由视频相机190获取的成像数据)的智能伺服马达或步进马达(图1中未示出)的多个运动用于相对于紧固件702精确定位波导探针504。当正确放置已经实现时，波导探针504然后可以平移或旋转，横跨或围绕紧固件702的头进行扫描以检查机身蒙皮506的裂纹。为了实现波导探针504的旋转，心轴170可以被步进马达(图1中未示出)驱动着旋转。

如将在下面参考图6更详细解释的，波导探针504包括附接至心轴170的壳体600。一对波导602和604各自具有联接到壳体600的近端。波导602、604平行地从壳体600延伸到被检查的金属结构的表面。波导602和604由杆612连接。波导602、604的远端具有在波导探针504的旋转或平移期间发射毫米波信号的波导孔。

在图1示出的情况中，毫米波信号将穿透位于机身蒙皮506的顶表面上的任何介电涂层，然后询问紧固件702周围的金属。裂纹检测基于扰动，其中裂纹将产生于由波导探针504所发射的毫米波信号在金属蒙皮上感应出的表面电流密度中。金属表面上感应出的表面电流创建反射波，随后在波导探针内侧创建驻波。如将在下面更详细解释的，在波导孔内侧存在裂纹会扰动表面电流密度并改变反射波和驻波的属性。波导内侧的驻波模式属性的改变可以指示裂纹的存在。

图1示出的系统能够使用在紧固件间移动的波导探针504来检查成排布置在例如飞行器机身上的紧固件周围的金属。虽然图1示出了与紧固件702对准的波导探针504，但是一般来说，履带式车辆120将在每次扫描已完成之后从一个紧固件移向下一个。当波导探针504邻近下一个紧固件702时，则视频相机190捕获成像数据，用于确定波导探针504相对于紧固件702的位置。然后，位于多级探针放置头100上的X载物台马达和Y载物台马达(未示出)可以操作成使波导探针504在X方向和/或Y方向上平移，直到波导探针504和紧固件702对准。然后，波导探针可以降低到启动位置中，并且可以扫描紧固件702周围的金属。运动顺序可依据下面参考图2A、图2B、图3和图4详细描述的具体实施方案而变化。

在图1示出的情况中，波导探针504被示出为位于启动位置中，其中波导探针504的中心线与紧固件702的中心线大致同轴。图1中的双头箭头指示图1示出的情况所造成的各种移动。首先，履带式车辆从波导探针504不邻近紧固件702的位置移向波导探针504邻近紧固件702但尚未与紧固件702对准的位置(该位置在图1中未示出)。在示出的实例中，履带式车辆120沿着X轴平移，X轴平行于紧固件702所属的一排紧固件。当紧固件702在视频相机190的视场内时，命令履带式车辆120停止。虽然履带式车辆120和波导探针504是静止的，但是视频相机190被启用以获取表示视场的图像数据，该视场包括紧固件702的头。此图像数据然后由计算机(图1中未示出)使用模式识别软件进行处理，以确定紧固件702的中心线在履带式车辆120的参照系中的位置。计算机然后使用紧固件中心线的位置来确定波导探针504在履带式车辆120的参照系中的当前位置与启动位置之间的差异。之后，虽然履带式车辆120是静止的，但是波导探针504在X方向和/或Y方向上从其当前位置移向启动位置正上方的位置(在X方向上的移动由图1标记为“X平移”的短双头箭头指示)。然后，机械联接到Z轴载物台140的启用马达(未示出)将波导探针504降低至启动位置(在Z方向上的移动由标记为“Z平移”的短双头箭头指示)。

在图1示出的启动位置中，波导探针504的中心线与紧固件中心线同轴。(在另选实施方案中，选择启动位置使得波导探针504的中心线与紧固件间隔开短的距离。)然后，在履带式车辆120静止的同时，波导探针504被启用以扫描紧固件702周围区域的至少一部分。在启动位置启动时，波导探针504或者旋转(由标记为“旋转”的弯曲双头箭头指示)过预定角度，或者在X方向(在图1中未指示)上平移预定距离。在扫描移动期间，波导探针504的波导602和604两者向紧固件702附近相应区域发射毫米波信号。检测波导602、604内产生的驻波，然后进行分析以确定紧固件702周围的金属是否存在裂纹。

在从紧固件发出的表面断裂裂纹的方向基本未知的情况下，在波导探针504与紧固件对准并在各紧固件上方时通过使波导探针504旋转来扫描一排紧固件是特别有用的。履带式车辆(或其它平台，诸如扫描桥或机器人臂)可以设定在该排的第一紧固件处，并且如此取向使之可以沿着紧固件排移动。安装在平台上的相机用于捕获紧固件头的图像。模式识别软件可以用于识别紧固件头的圆形形状并且找到其中心(即，紧固件的中心线)。X轴载物台和/或Y轴载物台可以被驱动为调整波导探针的精细位置，使得其中心线与紧固件的中心线大致同轴。根据需要，调整Z轴载物台使得波导的孔位于紧固件头周围区域的表面正上方。然后，在系统进行测量的同时，波导探针可以围绕紧固件旋转至少180度。围绕紧固件收集所有信号。如果紧固件周围区域产生高于预定阈值的信号，则紧固件在用于检修的数据集之中被标记，并且可选地用与紧固件相邻投落的笔或涂料标记物进行标记(使用裂纹范围的参考标准确定阈值)。数据(例如，信号、紧固件位置编号和指示紧固件具有裂纹迹象的数据标记)被收集并存储用于检索、分析或数据处理，诸如选通最大信号以便为裂纹定大小。然后，履带式车辆(或其它平台)沿着紧固件排移向下一个紧固件。可以一次完成一排检查，双程覆盖两排。另选地，履带式车辆(或其它平台)的Y轴移动可以使得在单个搭接头上同时扫描两排而实现单程。

图2A是示出两排紧固件200a-200f的视图。为便于讨论，将假设成排的紧固件是相互平行的。直箭头210a-210g指示依据一个可能实施方案波导探针(沿着X轴)在粗定位期间的相应移动(由于支撑平台的移动；波导探针相对于平台不移动)。弯曲箭头220a-220f指示波导探针在位于紧固件200a-200f上方并与紧固件200a-200f对准的连续位置处的连续旋转。波导探针的精细定位移动归因于多级探针放置头的一个或多个载物台的移动，未由图2A中的箭头指示。当裂纹方向基本未知时，可以使用波导探针的这些移动。

更具体地，使用如图2A部分示出的毫米波导探针来扫描两排紧固件的方法步骤可包括以下步骤。

(1)使平台在沿着平行于如箭头210a指示的上排紧固件的X轴的第一方向上平移，直到波导探针定位成邻近紧固件200a。

(2)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针置于启动扫描位置中(即，与紧固件200a对准并位于紧固件200a正上方)，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个平移(图2A中的箭头未指示)。

(3)使波导探针旋转，以实现围绕紧固件200a的区域的扫描。该旋转由图2A中的箭头220a指示。

(4)使平台在第一方向上平移，如箭头210b指示，直到波导探针定位成邻近上排紧固件200b。

(5)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针置于启动扫描位置中(即，与紧固件200b对准并位于紧固件200b正上方)，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个平移(图2A中的箭头未指示)。

(6)使波导探针旋转，以实现围绕紧固件200b的区域的扫描。该旋转由图2A中的箭头220b指示。

(7)使平台在第一方向上平移，如箭头210c指示，直到波导探针定位成邻近上排紧固件200c。

(8)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针置于启动扫描位置中(即，与紧固件200c对准并位于紧固件200c正上方)，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个平移(图2A中的箭头未指示)。

(9)使波导探针旋转，以实现围绕紧固件200c的区域的扫描。该旋转由图2A中的箭头220c指示。

(10)使平台在沿着Y轴且垂直于第一方向的第二方向上平移，如箭头210d指示，直到波导探针定位成邻近下排中的紧固件200d。

(11)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针置于启动扫描位置中(即，与紧固件200d对准并位于紧固件200d正上方)，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个平移(图2A中的箭头未指示)。

(12)使波导探针旋转，以实现围绕紧固件200d的区域的扫描。该旋转由图2A中的箭头220d指示。

(13)使平台在与第一方向相反的第三方向上平移，如箭头210e指示，直到波导探针定位成邻近下排中的紧固件200e。

(14)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针置于启动扫描位置中(即，与紧固件200e对准并位于紧固件200e正上方)，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个平移(图2A中的箭头未指示)。

(15)使波导探针旋转，以实现围绕紧固件200e的区域的扫描。该旋转由图2A中的箭头220e指示。

(16)使平台在第三方向上平移，如箭头210f指示，直到波导探针定位成邻近下排中的紧固件200f。

(17)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针置于启动扫描位置中(即，与紧固件200f对准并位于紧固件200f正上方)，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个平移(图2A中的箭头未指示)。

(18)使波导探针旋转，以实现围绕紧固件200f的区域的扫描。该旋转由图2A中的箭头220f指示。

(19)使平台在第三方向上平移，如箭头210g指示，直到波导探针定位成邻近下排中的下一紧固件(图2A中未示出)。

图2B是示出两排紧固件200a-200f的视图。直箭头230a-230g指示依据另一可能实施方案波导探针在粗定位期间的相应移动(沿X轴)(由于支撑平台的移动；波导探针相对于平台不移动)。弯曲箭头220a-220f同样指示波导探针在紧固件200a-200f上方并与紧固件200a-200f对准的连续位置处的连续旋转。波导探针的精细定位移动归因于多级探针放置头的一个或多个载物台的移动，图2B中的箭头未指示。图2B示出的方法在检查两排紧固件的顺序上不同于图2A示出的方法。当裂纹方向基本未知时，可以使用这些波导探针移动。

更具体地，使用如图2B部分示出的毫米波导探针来扫描两排紧固件的方法步骤可包括以下步骤。

(1)使平台在沿着平行于如箭头230a指示的上排紧固件的X轴的第一方向上平移，直到波导探针定位成邻近紧固件200a。

(2)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针置于启动扫描位置中(即，与紧固件200a对准并位于紧固件200a正上方)，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个平移(图2B中的箭头未指示)。

(3)使波导探针旋转，以实现围绕紧固件200a的区域的扫描。该旋转由图2B中的箭头220a指示。

(4)使平台在沿着Y轴且垂直于第一方向的第二方向上平移，如箭头230b指示，直到波导探针定位成邻近下排中的紧固件200f。

(5)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针置于启动扫描位置中(即，与紧固件200f对准并位于紧固件200f正上方)，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个平移(图2B中的箭头未指示)。

(6)使波导探针旋转，以实现围绕紧固件200f的区域的扫描。该旋转由图2B中的箭头220f指示。

(7)使平台在第一方向上平移，如箭头230c指示，直到波导探针定位成邻近紧固件200e。

(8)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针置于启动扫描位置中(即，与紧固件200e对准并位于紧固件200e正上方)，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个平移(图2B中的箭头未指示)。

(9)使波导探针旋转，以实现围绕紧固件200e的区域的扫描。该旋转由图2B中的箭头220e指示。

(10)使平台在与第二方向相反的第三方向上平移，如箭头230d指示，直到波导探针定位成邻近紧固件200b。

(11)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针置于启动扫描位置中(即，与紧固件200b对准并位于紧固件200b正上方)，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个平移(图2B中的箭头未指示)。

(12)使波导探针旋转，以实现围绕紧固件200b的区域的扫描。该旋转由图2B中的箭头220b指示。

(13)使平台在第一方向上平移，如箭头230e指示，直到波导探针定位成邻近紧固件200c。

(14)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针置于启动扫描位置中(即，与紧固件200c对准并位于紧固件200c正上方)，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个平移(图2B中的箭头未指示)。

(15)使波导探针旋转，以实现围绕紧固件200c的区域的扫描。该旋转由图2B中的箭头220c指示。

(16)使平台在第二方向上平移，如箭头230f指示，直到波导探针定位成邻近紧固件200d。

(17)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针置于启动扫描位置中(即，与紧固件200d对准并位于紧固件200d正上方)，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个平移(图2B中的箭头未指示)。

(18)使波导探针旋转，以实现围绕紧固件200d的区域的扫描。该旋转由图2B中的箭头220d指示。

在从紧固件发出的表面断裂裂纹的方向平行于飞行器机身上的一排水平紧固件的情况下，在波导探针504邻近每个紧固件时通过平移波导探针504来扫描一排紧固件是特别有用的。履带式车辆(或其它平台，诸如扫描桥或机器人臂)可以设定在该排中的第一紧固件处，并且取向成使之可以沿着紧固件排移动。安装在平台上的相机用于捕获紧固件头的图像。模式识别软件可以用于识别紧固件头的圆形形状并且找到其中心(即，紧固件的中心线)。X轴载物台和/或Y轴载物台可以被驱动为调整波导探针的精细位置，使得其中心线与紧固件的中心线大致同轴。根据需要，调整Z轴载物台使得波导的孔位于紧固件头周围区域的表面正上方。然后，在系统进行测量的同时，波导探针可以横跨紧固件从一侧平移到另一侧，其脚部与紧固件相邻地经过。在紧固件的两侧收集所有信号。如果紧固件周围区域产生高于预定阈值的信号，则此紧固件在用于维修的数据集之中被标记，并且可选地用与紧固件相邻投落的笔或涂料标记物进行标记(使用参考标准确定裂纹范围的阈值)。数据(例如，信号、紧固件位置编号和指示紧固件具有裂纹迹象的数据标记)被收集并存储用于检索、分析或数据处理，诸如选通最大信号以便为裂纹定大小。然后，履带式车辆(或其它平台)沿着紧固件排移向下一个紧固件。可以一次完成一排检查，双程覆盖两排。另选地，履带式车辆(或其它平台)的Y轴移动可以在单个搭接头上同时扫描两排而实现单程。

图3是示出两排紧固件200a-200f的视图。直箭头310a-310g指示依据另一可能实施方案波导探针在粗定位期间的相应移动(由于移动支撑平台；波导探针相对于平台不移动)。短箭头320a-320f指示波导探针在伏在紧固件200a-200f上面并与紧固件200a-200f对准的连续位置处的连续竖直平移。波导探针的精细定位移动归因于多级探针放置头的一个或多个载物台的移动，未由图3中的箭头指示。当裂纹方向平行于飞行器机身的水平线时，可以使用这些波导探针移动。

更具体地，使用如图3部分示出的毫米波导探针来扫描两排紧固件的方法步骤可包括下面列出的步骤。仅出于该实例的目的，术语“启动扫描位置”意指探针中心线与直径线相交或近乎相交，该直径线横跨紧固件的头延伸并垂直于机身的水平线。

(1)使平台在沿着平行于如箭头310a指示的上排紧固件的X轴的第一方向上平移，直到波导探针定位成邻近上排中的紧固件200a。

(2)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针相对于紧固件200a置于启动扫描位置中，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个平移(图3中的箭头未指示)。

(3)使波导探针在沿着Y轴且垂直于第一方向的第二方向上平移，以扫描围绕紧固件200a的区域的至少一部分。该平移由图3中的箭头320a指示。

(4)使平台在第一方向上平移，如箭头310b指示，直到波导探针定位成邻近上排中的紧固件200b。

(5)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针相对于紧固件200b置于启动扫描位置中，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个平移(图3中的箭头未指示)。

(6)使波导探针在与第二方向相反的第三方向上平移，以扫描围绕紧固件200b的区域的至少一部分。该平移由图3中的箭头320b指示。

(7)使平台在第一方向上平移，如箭头310c指示，直到波导探针定位成邻近上排中的紧固件200c。

(8)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针相对于紧固件200c置于启动扫描位置中，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个平移(图3中的箭头未指示)。

(9)使波导探针在第二方向上平移，以扫描围绕紧固件200c的区域的至少一部分。该平移由图3中的箭头320c指示。

(10)使平台在第二方向上平移，如箭头310d指示，直到波导探针定位成邻近下排中的紧固件200d。

(11)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针相对于紧固件200d置于启动扫描位置中，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴(未由图3中的箭头指示)中的一个或多个平移。

(12)使波导探针在第三方向上平移，以扫描围绕紧固件200d的区域的至少一部分。该平移由图3中的箭头320d指示。

(13)使平台在与第一方向相反的第四方向上平移，如箭头310e指示，直到波导探针定位成邻近下排中的紧固件200e。

(14)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针相对于紧固件200e置于启动扫描位置中，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个平移(图3中的箭头未指示)。

(15)使波导探针在第二方向上平移，以扫描围绕紧固件200e的区域的至少一部分。该平移由图3中的箭头320e指示。

(16)使平台在第四方向上平移，如箭头310f指示，直到波导探针定位成邻近下排中的紧固件200f。

(17)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针相对于紧固件200f置于启动扫描位置中，该调整可包括沿着X轴、Y轴和Z轴中的一个或多个平移(图3中的箭头未指示)。

(18)使波导探针在第三方向上平移，以扫描围绕紧固件200f的区域的至少一部分。该平移由图3中的箭头320f指示。

(19)使平台在第四方向上平移，如箭头310g指示，直到波导探针定位成邻近下排中的下一紧固件(图3中未示出)。

在从紧固件发出的表面断裂裂纹的方向平行于紧固件排的情况下，水平排的每个紧固件的周围区域的光栅扫描是特别有用的。履带式车辆(或其它平台，诸如扫描桥或机器人臂)可以设定在该排的第一紧固件处，并且取向成使之可以沿着紧固件排移动。根据需要，调整Z轴载物台使得波导的孔位于被检查区域的表面正上方。然后，多级探针放置头的X轴载物台和Y轴载物台顺序地启用以使波导探针沿着蜿蜒路径移动，以实现紧固件周围的区域的光栅扫描。以预先选择的间距在X位置和Y位置处的格栅收集所有信号。被产生的高于预定阈值的波信号的区域围绕的紧固件在用于修理的数据集之中被标记出来，并且可选地用与紧固件相邻投落的笔或涂料标记物进行标记(使用参考标准确定裂纹范围的阈值)。数据(全波形、最大差异信号、紧固件位置编号和指示紧固件具有裂纹迹象的数据标记)被收集并存储用于检索、分析或数据处理，诸如选通最大信号以便为裂纹定大小。最大差异波信号的图像被创建，显示在计算机监视器上，并被存储以待稍后检索。然后，平台沿着紧固件排移向该排中的下一紧固件。该过程可以重复，直到该排中的所有紧固件都已被检查并成像。

图4是示出两排紧固件200a-200f的视图。直箭头410a-410g同样指示波导探针在安装有波导探针的平台移动期间的相应移动。各组相反的短箭头420a-420f指示在邻近紧固件200a-200f的连续启动位置处由波导探针执行的连续光栅扫描。当裂纹方向平行于飞行器机身的水平线时以及当期望紧固件头的完整C扫描类型图像时，可以使用波导探针的这些移动。

更具体地，使用如图4部分示出的毫米波导探针来扫描两排紧固件的方法步骤可包括下面列出的步骤。仅出于该实例的目的，术语“启动扫描位置”意指探针中心线与直径线间隔开，该直径线横跨紧固件的头延伸并垂直于机身的水平线。

(1)使平台在沿着平行于如箭头410a指示的上排紧固件的X轴的第一方向上平移，直到波导探针定位成邻近上排紧固件200a。

(2)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针相对于紧固件200a置于启动扫描位置中，该调整可包括沿着Z轴(图4中的箭头未指示)平移。

(3)使波导探针沿着X轴和Y轴交替地平移，使得它遵循蜿蜒路径，以实现围绕紧固件200a的区域的光栅扫描。仅沿着Y轴的来回平移由图4中的箭头420a指示(沿着X轴的连接短平移未示出)。

(4)使平台在第一方向上平移，如箭头410b指示，直到波导探针定位成邻近上排中的紧固件200b。

(5)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针相对于紧固件200b置于启动扫描位置中，该调整可包括沿着Z轴(图4中的箭头未指示)平移。

(6)使波导探针沿着X轴和Y轴交替地平移，使得它遵循蜿蜒路径，以实现围绕紧固件200b的区域的光栅扫描。仅沿着Y轴的来回平移由图4中的箭头420b指示。

(7)使平台在第一方向上平移，如箭头410c指示，直到波导探针定位成邻近上排中的紧固件200c。

(8)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针相对于紧固件200c置于启动扫描位置中，该调整可包括沿着Z轴平移(图4中的箭头未指示)。

(9)使波导探针沿着X轴和Y轴交替地平移，使得它遵循蜿蜒路径，以实现围绕紧固件200c的区域的光栅扫描。仅沿着Y轴的来回平移由图4中的箭头420c指示。

(10)使平台沿着Y轴平移，如箭头410d指示，直到波导探针定位成邻近下排中的紧固件200d。

(11)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针相对于紧固件200d置于启动扫描位置中，该调整可包括沿着Z轴平移(图4中的箭头未指示)。

(12)使波导探针沿着X轴和Y轴交替地平移，使得它遵循蜿蜒路径，以实现围绕紧固件200d的区域的光栅扫描。仅沿着Y轴的来回平移由图4中的箭头420d指示。

(13)使平台沿着X轴在与第一方向相反的方向上平移，如箭头410e指示，直到波导探针定位成邻近下排中的紧固件200e。

(14)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针相对于紧固件200e置于启动扫描位置中，该调整可包括沿着Z轴(图4中的箭头未指示)平移。

(15)使波导探针沿着X轴和Y轴交替地平移，使得它遵循蜿蜒路径，以实现围绕紧固件200e的区域的光栅扫描。仅沿着Y轴的来回平移由图4中的箭头420e指示。

(16)使平台沿着X轴在与第一方向相反的方向上平移，如箭头410f指示，直到波导探针定位成邻近下排中的紧固件200f。

(17)调整波导探针相对于平台的位置，以将波导探针相对于紧固件200f置于启动扫描位置中，该调整可包括沿着Z轴平移(图4中的箭头未指示)。

(18)使波导探针沿着X轴和Y轴交替地平移，使得它遵循蜿蜒路径，以实现围绕紧固件200f的区域的光栅扫描。仅沿着Y轴的来回平移由图4中的箭头420f指示。

(19)使平台在与第一方向相反的方向上平移，如箭头410g指示，直到波导探针定位成邻近下排中的下一紧固件(图4中未示出)。

图5是识别依据一个实施方式的毫米波裂纹检测系统的部件的框图。该系统包括信号发生器512、隔离器514、信号分割器516以及第一波导602和第二波导604。信号发生器512被配置成生成可具有不同频率的第一毫米波信号和第二毫米波信号。毫米波可具有从约30至约300GHz的频率，并具有从约1mm至约10mm的波长。第一毫米波信号和第二毫米波信号由信号分割器516接收，信号分割器516将第一信号传递到第一波导602，并将第二信号传递到第二波导604。隔离器514被配置成减少从信号分割器516到信号发生器512不期望的反射。

由波导602、604发射的波信号将被金属结构反射，从而在波导内产生驻波。仍参照图5，波导602、604内的驻波的特性(例如，电压)由相应二极管检测器522、524检测。检测器输出由数据获取装置526收集并被发送给信号分析器528。信号分析器528可以是这样的处理器，即被编程为识别检测器输出之间的差异，然后基于此差异确定不一致部(例如，裂纹)是否存在于紧固件周围的区域中。

图1示出的波导探针504在图6中以放大比例示出。在该实施方式中，波导探针504包括壳体600，第一波导602和第二波导604以可调整的方式连接到壳体600。波导探针504具有第一连接器606，第一连接器606被配置成连接到图5所示的信号发生器512。波导探针504还具有第二连接器608和第三连接器610。这两个连接器被配置成连接到图5所示的数据获取装置526。

杆612连接到第一波导602和第二波导604。当已选定第一波导602和第二波导604之间的距离616时，可使用调整螺钉614将第一波导602固定到杆612。距离616可选择为使得位于第一波导602的端部618和第二波导604的端部620处的孔(未示出)设置在紧固件的相反两侧上。在该说明性实例中，第一波导602和第二波导604具有长度622。在一个实施方案中，长度622可约为2英寸。在其它实施方案中，长度622可介于从约1英寸至约4英寸的范围内。

图7是表示不一致部704的平面图的视图，不一致部704从金属机身蒙皮506的搭接部中的紧固件702发出。在该实例中，不一致部704是在由双头箭头706指示的方向上延伸的裂纹，双头箭头706平行于紧固件702所属的一排紧固件。由于飞行器机身的应力和构造，裂纹通常在该方向上延伸。在图7示出的情况中，紧固件702的头具有直径708，而不一致部704具有在机身蒙皮506的表面处测量的长度710。

图8是表示从紧固件702发出的不一致704的截面图的视图。机身蒙皮506包括由多个紧固件紧固在一起的重叠的金属层104和106。借助螺母110将紧固件702固定在层104、106中的对准孔中。

图9是依据一个实施方式图示开放式波导探针504在紧固件702上的移动的视图。图9表示波导探针504的沿着图6中的线9-9截取的横截面图。在图9示出的实施方式中，第一波导602中的开口900从第二波导604中的开口902偏移。该偏移相对于线905。该偏移可减少信号和/或响应彼此干扰并且在紧固件702的两侧都存在不一致部的情况下指示不存在不一致部的可能性。

在该说明性实例中，开口900具有长度904和宽度906，并且开口902具有长度908和宽度910。在一个实施方案中，长度904和908可约为0.1英寸，并且宽度906和910可约为0.05英寸。波导602、604具有从开口900和902向上延伸的相应矩形空腔。然而，可使用其它波导形状。

如图9中图示的，波导探针504可相对于紧固件702在箭头912的方向上移动。具有开口900的第一波导602和具有开口902的第二波导604以虚线示出在位置914、916和918中。在该说明性实例中，不一致部704从紧固件702向外延伸。

图10是图示在扫描图9示出的紧固件702的同时可能由波导探针504产生的信号类型的视图。图10示出的响应1000是由第一波导602和第二波导604在处于图9示出的位置914、916和918中时检测到的相应响应的实例。在该说明性实例中，在位置914中，响应1002由第一波导602检测，并且响应1004由第二波导604检测；在位置916中，响应1006由第一波导602检测，并且响应1008由第二波导604检测；以及在位置918中，响应1010由第一波导602检测，并且响应1012由第二波导604检测。

图10示出的差异信号1001表示由第一波导和第二波导检测到的相应响应之间的差异。差异信号1014表示响应1002和响应1004之间基本为零的差异。相应地，差异信号1014指示位置914处不存在不一致部。差异信号1016表示响应1006和响应1008之间的非零差异。差异信号1016指示在波导探针504在位置916处时检测出不一致部704。差异信号1018表示响应1010和响应1012之间基本为零的差异。相应地，差异信号1018指示位置918处不存在不一致部。

由此，随着波导探针504相对于紧固件702移动，任一侧上的不一致部可产生由第一波导和第二波导检测到的响应的可检测到的差异。这些差异可按振幅、相位或两者组合进行测量。开口的偏移可减少如果在紧固件的两侧上存在具有类似大小和取向的相应不一致部则将产生零差异的可能性。

图11是图示金属机身蒙皮506的一部分的扫描的视图，该部分具有从紧固件1100的相应侧面1106和1108发出的两个不一致部1102和1104。出于说明的目的，将假设不一致部1102和1104具有类似的尺寸和取向。在该说明性实例中，波导的开口之间的偏移可防止当来自相应不一致部1102和1104的响应信号产生小于指定阈值的差异信号时响应指示不存在不一致部。如图11中可以看到的，当波导探针处于位置1110中时，可以检测到不一致部1104。稍后，当波导探针移向位置1112时，可以识别不一致部1102。

图5至图11中波导探针504以及金属蒙皮壁板上的不一致部的说明并不意在暗示在物理或架构方面对可实施波导探针504的方式施加限制。进一步，波导探针504可相对于金属蒙皮506移动的方式能以除示出之外的方式执行。例如，波导探针504可围绕每个紧固件旋转，而非在箭头706的方向上移动。

图12是识别用于检查依据一个实施方式的结构的过程步骤的流程图。该过程可实施在检查环境中并且使用图1示出的装备。该过程开始于：基本同时将第一信号发送到金属结构的第一位置中并且将第二信号发送到金属结构的第二位置中(操作1200)。该过程接收对第一信号的第一响应并且接收对第二信号的第二响应(操作1202)。将第一响应与第二响应比较，并且计算第一响应和第二响应之间的差异(操作1204)。确定该差异是否大于认为指示存在不一致部的预先选择的阈值(操作1206)。如果该差异不大于预先选择的阈值(即，不一致部不存在)，则该过程终止。否则，对不一致部执行操作(操作1208)。例如，操作可以是返修操作。返修操作可包括：返修金属结构以减少或去除不一致部；或更换金属结构。之后该过程终止。

图13是表示完整运动的履带式车辆的可以适于承载多运动检查头的部分的轴测图的视图。更具体地，图1示出的履带式车辆120可以是完整运动车辆。完整运动系统是不受运动约束的系统。该类型的系统可以在旋转地同时在任何方向上平移或者无平移地旋转。

图13示出依据一个实施方式完整运动的履带式车辆的具有四个麦克纳姆轮和两个抽吸区的部分。供给信号以控制所示出的部件的操作的电连接在图13中未示出。该完整运动的履带式车辆包括框架2，框架2具有借助相应车轴6安装到框架2的四个麦克纳姆轮4(两个类型“A”和两个类型“B”)，并且进一步包括四个独立控制的步进马达8(一个轮一个步进马达)。麦克纳姆轮4在一个对角线上布置有“A”对，并且在另一个对角线上布置有“B”对，每个轮的车轴6垂直于延伸穿过车辆中心的线。每个步进马达8均控制相应轮4的旋转。

图13示出的实施方式还具有两个抽吸装置10，这两个抽吸装置10并排布置在框架2的中间，在前轮和后轮之间的中途。在该特定实施方式中，每个抽吸装置均是相应的电动管道风扇(EDF)10，电动管道风扇10安装在形成于框架2中的相应开口(图13中未示出)中。每个电动管道风扇10均包括能围绕轴线旋转的风扇、围绕风扇的管道以及电动机，该电动机驱动风扇在一方向上旋转，使得空气从框架下方的相应通道或空间(下文中为“抽吸区”)向上推进穿过风扇管道，从而在对应的抽吸区中创建抽吸。这两个抽吸区由附接至框架2的纵向下表面摩擦柔性裙座14a-14c、中间裙座14c(形成分离两个抽吸区的公共边界壁)界定在对置两侧上。裙座14a-14c可向下延伸，使得其底边缘接触使车辆在上面移动的表面。

虽然图13中未示出，但是履带式车辆可以由线缆拴系至支撑系统，线缆将电力供给到车辆上的步进马达8和电动管道风扇10。线缆还提供来自控制器(例如，计算机)的控制信号，该控制器控制步进马达8和电动管道风扇10的操作。履带式车辆进一步包括安装至框架2的转换器盒(未示出)。转换器盒将来自控制器(未示出)的USB信号转换为脉冲宽度的调制信号，以控制电动管道风扇马达。

依据另选实施方式，所述履带式车辆可以是电池供电的，而非经由拴系线缆接收电力。另外，马达控制器可以是安装在履带式车辆上的微处理器或微计算机，而非使用基于地面的计算机来借助由拴系线缆承载的控制信号控制车辆。另选地，履带式车辆上的马达可以经由与车外控制器的无线连接进行控制。

图13示出的履带式车辆利用四个麦克纳姆轮。每个麦克纳姆轮4均具有以可旋转的方式安装至其圆周的多个圆锥辊16，每个辊均能围绕其轴线自由旋转。这些辊通常具有相对于轮平面呈45°度角的旋转轴线。类型“A”麦克纳姆轮具有左手辊，而类型“B”麦克纳姆轮具有右手辊。车辆可以在任何方向上移动并且通过使每个轮的旋转速度和方向变化而转动。

图14是示出麦克纳姆轮的履带式车辆的仰视图的视图，其具有由公共裙座14c分离的双抽吸区12，公共裙座14c沿着纵向轴线对分框架的底表面。在该特定构造中，最上裙座14a与公共裙座14c之间的上半底表面包括具有开口的平坦中央表面36，电动管道风扇的风扇装设在该开口中。该平坦中央表面36与前凸表面38和后凸表面40侧面相接。每个凸表面38和40可以是空气动力学流线型表面，以在供车辆在其上移动的表面的对置部分形成相应的喉部。由此，框架的轮廓化底表面、裙座和供车辆在其上移动的表面限定了相应通道，允许足够的空气被向上抽吸穿过对应的电动管道风扇，以生成期望的抽吸力。每个通道在凸表面38和40的最低点之间的部分形成相应的抽吸区12。在图14描绘的特定实施方式中，抽吸区由公共裙座14c分离并且与将管道风扇装设在其中的相应开口流体连通。这些开口可沿着其最下面的部分基本上呈锥形，以便于空气流出抽吸区。

应当理解的是，图14中看到的车身底部表面形状是示例性实施方案。车身底部表面可具有利于空气从车辆前部和后部流过车辆下方空间然后向上经过电动管道风扇10的管道的许多不同形状。

本文中公开的系统将麦克纳姆轮的履带式车辆的方向控制优点与倾斜、竖直或倒置表面上的工作能力相结合。与附接至检查表面的检查系统或使用大型机器人操纵器臂的系统比较，履带式车辆对可以检查的区域的类型更具灵活性，并且对操作者和被检查对象更安全。本文中公开的系统的优于其它系统的主要优点是将保持车辆在任何表面上的位置不滑动的能力(由于受控的抽吸系统)和在任何方向上移动的能力(由于完整运动平台)相结合。利用可以在水平、倾斜和竖直表面(并且潜在是倒置表面)上移动的完整运动系统，得以将一般用途的运动控制用于毫米波裂纹检测。

图15是依据一个实施方式识别用于非破坏性地检查紧固件周围的金属的自动化系统的部件的框图，其中平台是完整运动的履带式车辆，其配备有支撑可旋转式毫米波导探针的多级探针放置头。探针放置头支撑多个马达60，其中三个马达驱动波导探针504分别沿着X轴、Y轴和Z轴的平移，一个马达驱动波导探针504围绕Z轴的旋转。图13和图14示出的完整运动的履带式车辆承载分别驱动四个麦克纳姆轮的旋转的四个轮马达70，并承载驱动两个电动管道风扇的旋转的两个EDF马达80。马达60、70和80都经由中继板54上的开关来接收电源56的电力。这些开关的状态由计算机50控制。更具体地，中继板54上的开关的关闭经由串行(例如，RS-232)端口接口52从计算机50接收的信号激活。计算机50可包括通用计算机，其编程有包括控制各种步进马达的相应软件模块的运动控制应用软件。计算机50经由相同串行端口接口52将控制信号输出到探针放置头马达60和轮马达70，以选择性地启用/禁用每个马达。当启用时，步进马达被编程为依据系统操作者做出的选择使用交互式控制接口(未示出)来执行相应的运动控制功能。

完整运动的履带式车辆可配备有视频相机190，该视频相机190捕获探针放置头下面的空间容积的实时取景。视频相机190响应于作为中继板54一部分的开关的启用来接收电源的电力，并且经由串行端口接口52被计算机50启用。视频相机190的成像数据经由相机开关62由显示监视器64接收。成像数据还发送至计算机50，以例如使用模式识别软件进行图像处理。

计算机50还可编程为控制信号发生器512以在波导探针504内生成毫米波信号。波导探针504的检测器输出由数据获取装置526收集并被发送至计算机50，计算机50进一步编程有信号分析软件。信号分析软件可以识别检测器输出之间的差异，然后确定被检查区域中是否存在不一致部(例如，裂纹)。

依据图1描绘的系统的一个实施方式，探针放置头100包括：Z轴载物台140，其能相对于块组件130沿着Z轴移位；X轴载物台150，其能相对于Z轴载物台140沿着X轴移位；和Y轴载物台160，其能相对于X轴载物台150沿着Y轴移位。X轴载物台、Y轴载物台和Z轴载物台可借助相应的线性运动轴承以可平移的方式联接。这些可平移的载物台可通过本领域已知的任何合适的驱动机构机械联接到相应的步进马达(参见图15中的探针放置头马达60)。例如，每个载物台均可以具有以可旋拧的方式接合相应丝杠的相应附接螺母，该丝杠由相应步进马达驱动旋转，从而将马达输出轴的旋转转换为载物台的平移。

依据一些另选实施方式，所述设备可包括：多级探针放置头，所述多级探针放置头包括块组件、以可平移的方式联接到所述块组件的第一载物台和以可平移的方式联接到所述第一载物台的第二载物台；心轴，所述心轴以可旋转的方式联接到所述多级探针放置头的所述第二载物台；以及毫米波导探针，所述毫米波导探针附接至所述心轴。例如，如果所述多级探针放置头安装在可以沿着平行于一排紧固件的X轴以足够精度定位的履带式车辆、机器人臂或扫描桥上，则可以提供具有Y轴载物台和Z轴载物台的两个载物台的探针放置头，两者均是可控的，以实现Y方向和Z方向的精确定位。相应地，在一些应用中，本文教导范围内的探针放置头可仅具有两个平移载物台。

依据其它另选实施方式，安装在波导探针前面的涡流探针可用于定位紧固件(代替对相机图像的依赖)。所述涡流探针可以电居中在紧固件上。因为涡流探针在平台参照系中的位置是已知的，所以紧固件在此相同参照系中的位置可以根据涡流探针输出而确定。于是，波导探针可以定位成与此紧固件对准。

虽然用于检查紧固件周围的金属的设备和方法已经参考各种实施方式进行了描述，但是本领域技术人员将理解的是，在不脱离本文的教导的范围的情况下，可做出各种改变，并且等同物可替代其元件。另外，可做出许多修改来适应概念和减少，以将本文中公开的实践到特定情形。相应地，意图是，由权利要求书涵盖的主题不限于公开的实施方式。

用在权利要求书中时，术语“计算机系统”应当被广泛地解释为涵盖具有至少一个计算机或处理器的系统，并且可具有经由网络或总线通信的多个计算机或处理器。如前述句子中使用的，术语“计算机”和“处理器”两者指的是包括能够执行指令的处理单元(例如，中央处理单元、集成电路或算术逻辑单元)的装置。

在本文中公开的一个或多个应用中，第一程序包括使用模式识别来处理成像数据的指令；第二程序包括控制机动式多级探针放置头的指令，第三程序包括控制毫米波导探针的指令，并且第四程序包括分析从毫米波导探针接收的信号的指令。

进一步，本公开包括根据以下条款的实施方式：

条款1、一种用于非破坏性地检查紧固件周围的金属结构的设备，所述设备包括：

多级探针放置头，所述多级探针放置头包括块组件、能相对于所述块组件沿着第一轴线平移的第一载物台和能相对于所述块组件沿着正交于所述第一轴线的第二轴线平移的第二载物台；

心轴，所述心轴以可旋转的方式联接到所述多级探针放置头的所述第二载物台以围绕所述第一轴线旋转；以及

波导探针，所述波导探针附接至所述心轴。

条款2、根据条款1所述的设备，其中，所述多级探针放置头进一步包括第三载物台，所述第三载物台能相对于所述块组件沿着正交于所述第一轴线和第二轴线的第三轴线平移，所述第三载物台以可平移的方式联接到所述第一载物台，并且所述第二载物台以可平移的方式联接到所述第三载物台。

条款3、根据条款2所述的设备，所述设备进一步包括平台，其中所述多级探针放置头的所述块组件附接至所述平台。

条款4、根据条款3所述的设备，其中，所述平台是履带式车辆、扫描桥或机器人臂。

条款5、根据条款3所述的设备，所述设备进一步包括安装至所述平台的相机，所述相机被引导朝向所述多级探针放置头下方的空间容积。

条款6、根据条款2所述的设备，所述设备进一步包括分别机械联接到所述第一至第三载物台的第一至第三马达，并包括机械联接到所述心轴的第四马达，其中所述第一载物台将在启用所述第一马达时相对于所述块组件平移，所述第三载物台将在启用所述第三马达时相对于所述第一载物台平移，所述第二载物台将在启用所述第二马达时相对于所述第三载物台平移，并且所述心轴将在启用所述第四马达时相对于所述第二载物台旋转。

条款7、一种用于非破坏性地检查紧固件周围的金属的方法，所述方法包括以下步骤：

(a)将平台移向使以可移动的方式联接到所述平台的波导探针与紧固件邻近的位置；

(b)在所述平台和波导探针静止的同时，使用具有包括所述紧固件的视场的相机获取图像数据；

(c)处理所述图像数据以确定所述紧固件在所述平台的参照系中的位置；

(d)确定所述波导探针在所述平台的参照系中的当前位置与启动位置之间的差异；

(e)在所述平台静止的同时，将所述波导探针从所述波导探针的所述当前位置移向所述启动位置；以及

(f)在所述平台静止的同时，使用所述波导探针扫描所述紧固件周围的区域的至少一部分，在所述波导探针处于所述启动位置的同时启动扫描步骤。

条款8、根据条款7所述的方法，其中，当所述波导探针处于所述启动位置时，位于所述波导探针的两个孔之间的中途的竖直轴线与穿过所述紧固件的中心的竖直轴线大致同轴。

条款9、根据条款8所述的方法，其中，步骤(f)包括使所述波导探针旋转。

条款10、根据条款7所述的方法，其中，当所述波导探针处于所述启动位置时，所述波导探针的两个孔之间的中途的竖直轴线与穿过所述紧固件的中心的竖直轴线分离。

条款11、根据条款10所述的方法，其中，步骤(f)包括使所述波导探针在水平方向上平移，使得所述波导探针的所述竖直轴线在与所述紧固件相交的竖直平面中移动。

条款12、根据条款11所述的方法，其中，所述竖直平面与所述紧固件的直径相交。

条款13、根据条款10所述的方法，其中，步骤(f)包括使所述波导探针水平平移，使得所述波导探针的所述竖直轴线遵循在包括所述紧固件的区域中的蜿蜒路径。

条款14、一种用于非破坏性地检查紧固件周围的金属的方法，所述方法包括：

(a)将平台移向使以可移动的方式联接到所述平台的波导探针与紧固件邻近的位置；

(b)在所述平台静止的同时，使所述波导探针沿着在所述紧固件上方穿过的蜿蜒路径移动；以及

(c)在所述波导探针沿着所述蜿蜒路径移动的同时，扫描所述紧固件周围的区域

条款15、根据条款14所述的方法，所述方法进一步包括：

(d)收集来自所述波导探针的波信号；以及

(e)处理收集到的所述波信号，以确定这些波信号是否指示裂纹在所述紧固件周围的区域中存在裂纹。

条款16、一种用于非破坏性地检查紧固件周围的金属的系统，所述系统包括：

平台，所述平台包括多个可移动部分并包括分别机械联接到所述可移动部分的多个第一马达；

多级探针放置头，所述多级探针放置头附接至所述平台，所述多级探针放置头包括X轴载物台、Y轴载物台和Z轴载物台，所述X轴载物台、Y轴载物台和Z轴载物台分别能在X方向、Y方向和Z方向上平移；

多个第二马达，所述多个第二马达分别被机械联接以驱动所述X轴载物台、Y轴载物台和Z轴载物台的平移；

波导探针，所述波导探针以可旋转的方式联接到所述多级探针放置头的所述第三载物台，所述波导探针能围绕所述Z轴旋转；

马达，所述马达被机械联接以驱动所述波导探针围绕所述Z轴的旋转；

相机，所述相机安装至所述平台，所述相机被引导朝向所述多级探针放置头下方的空间容积；以及

计算机系统，所述计算机系统被编程为执行以下操作：

处理由所述相机获取的成像数据；

控制所述马达；以及

控制所述波导探针以传输波信号。

条款17、根据条款16所述的系统，其中，所述平台是履带式车辆、扫描桥或机器人臂。

条款18、根据条款16所述的系统，其中，处理由所述相机获取的成像数据的所述操作包括：辨识表示紧固件图像的成像数据，然后确定所述紧固件在所述平台的参照系中的位置。

条款19、根据条款18所述的系统，其中，控制所述马达的所述操作包括：启用以及稍后停用所述多个第二马达中的至少一个，以导致所述波导探针移向使所述波导探针的中心轴线与所述紧固件相交的启动位置；以及启用被机械联接以在所述波导探针处于所述启动位置时以驱动所述波导探针围绕所述Z轴旋转的所述马达，并且控制所述波导探针以传输波信号的所述操作包括：在所述波导探针旋转时启用所述波导探针以传输波信号。

条款20、根据条款18所述的系统，其中，控制所述马达的所述操作包括：启用以及稍后停用所述多个第二马达中的至少一个，以导致所述波导探针移向使所述波导探针的中心轴线不与所述紧固件的中心轴线同轴的启动位置

条款21、根据条款20所述的系统，其中，控制所述马达的所述操作进一步包括：启用以及稍后停用所述多个第二马达中的被机械联接以驱动所述Y轴载物台的平移的所述马达，以导致所述波导探针在Y方向上从所述启动位置平移到停止位置，并且控制所述波导探针以传输波信号的所述操作包括：在所述波导探针从所述启动位置移向所述停止位置的同时，启用所述波导探针以传输波信号。

下文中阐述的方法权利要求不应当被解释为需要其中列举的步骤以字母顺序(权利要求书中的任何字母顺序仅仅出于参考之前列举的步骤的目的使用)或者以列举的顺序执行。也不应当被解释为排除同时或交替执行的两个或更多个步骤的任何部分。例如，两个或更多个载物台的平移可同时或顺序地发生，或者可部分地时间重叠。