CN103403492A - 检测装置、以及对应的确定车辆的车轮定向的系统 - Google Patents

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Abstract

用于确定车辆（3）的第一和第二车轮（2）的定向的检测装置（7a），所述车轮相对车辆（3）的纵向轴线（A）布置在车辆的第一侧上。所述装置相对车辆（3）在侧向上设置在第一侧上，且处于第一和第二车轮之间，并且所述装置具有位于基座支撑件（16）上的第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'），所述基座支撑件具有各自的可视区域（V）以用于采集分别耦接至所述第一和第二车轮的第一和第二目标（5）的图像。移位单元（10）操作性地耦接至所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'）以便将所述第一和第二图像采集元件同时旋转经过同一个角度，从而使其可视区域适应所述第一目标和第二目标（5）的位置。所述检测装置（7a）进一步包括同样位于基座支撑件（16）上的附加校准传感器（27a、27b、28a、28b）以便测量基座支撑件（16）的校准参数。

Description

检测装置、以及对应的确定车辆的车轮定向的系统
技术领域
本发明涉及检测装置，以及对应的确定车辆的车轮定向的系统。
背景技术
现有技术已知的是确定车辆尤其是机动车辆的车轮定向的系统，该系统能够自动测量车轮的一个或多个特征角，例如所谓的会聚角和外倾角，从而在相对车辆固定的参考系中检验车轮的正确校准。事实上，在已知的方法中关于设计参数的不正确校准会导致过度的或不均匀的轮胎磨损，此外也会导致车辆的操控性和稳定性问题。
用于确定车辆的车轮定向的系统经一般配置为通过专门提供的检测装置来检测每个车轮平面相对于作为参考的单个正交三元组的空间定向（应当注意的是这里的“车轮平面”被认为是车轮的外侧表面所处的平面，例如由对应边沿所确定的表面），从而能够采取适当的矫正动作以恢复车轮校准。
具体地，一些系统设想使用用于检测车轮的特征角的装置，或在任何情况下使用适当的灵敏元件，其通过专门提供的接合工具（所谓的“夹具”）直接耦接至车轮，以便确定车轮的定向。在这种情况下，若要防止检测装置受到损坏，在所述装置安装到车辆上时以及在执行测试步骤期间需要特别注意。
其他系统将观察点移至车辆外部，通过这种方式来定义相对于车辆姿态的参考系固定的参考系（SdR），通过设置在车辆外部的位置中并独立于车辆自身定向的一个或多个检测装置（所谓的“测量头”）来观察车轮的角偏移。在这种情况下，应用到车辆车轮的元件可以是完全被动的，因而有利于不易于损坏且对损坏很灵敏。
特别的，一些系统设想将检测装置直接布置在液压坡道（在已知方法中被设计用于在观察时抬升车辆）上，在相对于车辆的侧部位置中。其他系统设想将检测装置布置在相对于车辆自身的前方位置，在固定的或可独立移动的结构上，所述结构以一定距离设置并且与车辆和液压坡道都分离。在前一种情况下，所述图像采集装置跟随液压坡道的运动，但因此需要动态补偿其变形。在后一种情况下，所述图像采集装置必须跟随液压坡道的运动，但不需要补偿其变形。
无论在哪种情况下，所述系统通常使用耦接至车辆车轮的适当目标，从而突出其在空间中的旋转和位置。所述检测装置具体包括合适的图像采集工具，所述图像采集工具经设计用于对耦接至车轮的目标进行构建并采集其对应的图像，据此，执行适当的处理操作来确定每个车轮的定向和相互校准。
已知类型的目标通常呈现为二维结构，所述二维结构具有上面表现出多种形状的二维图像的平面表面，所述结构可以通过耦接至检测装置的处理装置识别，该处理装置通常在形成真实目标的部分的总体平面的表面上确定的二维图像与图像采集装置在其自身的参考系中提供的二维图像的几何形状之间执行所谓的“最佳协调（best-fit，最佳适配）”操作。此操作可动态确定目标在空间中的定向，因此定义对应的单独参考系（例如，车辆参考系）内的每个车轮的线性运动和角运动的基本旋转平移。然后，以合适的关系相对于彼此设置的所述基本旋转平移用于定义更复杂的旋转和平移，其更注重车辆的姿态和校准特性。
在工厂里使用所述系统时可能会产生一些情况，对于车辆的每一侧，施加至前车轮和施加至后车轮的目标的同时可见性会出现问题，有时设置是不可能同时可见的，这是由于车辆本身的空间特性（其可以在很宽的范围内发生变化，其中轮距（track）例如包括在1000mm到1750mm的范围内，以及轴距（wheelbase）可以包括在1800mm到4100mm的范围内），或者这种同时可见性可能会由于车辆自身相对于由液压坡道限定的测量区域不正确对准而受到损害。因此，完全覆盖宽泛范围的现存车辆的已知校准系统类型都需要操作者的介入，操作者必须使每个检测装置沿着液压坡道以适当的方式移动以使其适应或跟随车轮和关联目标的位置。
经证实所述操作是复杂的，也是因为需要手动移置检测装置，从而导致对应配线发生移动。此外，恰恰是这种移位操作可能导致检测装置意外损坏，因此危及测量操作或在随后的所关注的角度检测中导致错误测量。
申请号为EP 1 887 317 A1的专利描述了用于测量车辆车轮的校准的系统，其设想在车辆的每一侧上使用四个视频摄像机，所述四个视频摄像机设计为用于成对地对各个车轮和对应目标进行构建，所述目标具有二维结构。图像的处理是三维型的，因为需要从不同的角度（借助每个对中的两个不同的视频摄像机）联合处理同一目标的两个图像，以便确定其相对于参考系的校准角度。每个视频摄像机都是单独运动的并可相对承载结构移动，尤其是沿着各自的导向装置移动。所述方案的管理和使用显然是复杂的，因为该方案尤其需要维持大量图像采集装置的正确的相互定位，此外还包括图像自身的复杂处理操作。
其他用于校准测量的系统，尽管使用较少数量的覆膜元件，但无论在哪种情况下仍需三维地处理与被构建的平面目标对应的图像，以便测量校准角。为获取各个目标的三维图像并能够实现校准角的测量操作，每个覆膜元件可单独移动，从而相对于目标自身连续地占据至少两个不同的位置。因此经证实所述系统的生产和使用通常是复杂的。
发明内容
本发明的目的是提供用于确定车辆的车轮定向的检测装置和对应系统，从而获得能够解决全部或部分上述强调的问题的方案。
根据本发明，最终提供如所附权利要求中描述的检测装置和对应系统。
附图说明
为更好地理解本发明，现在仅通过非限制性的示例并参考附图对其优选实施例进行描述，附图中：
图1是根据本发明的一个方面的确定车辆车轮定向的系统的示意图；
图2a-图2c是图1系统中的与车辆车轮关联的目标的示意图；
图3示出在不同的测量操作条件下的图1系统；
图4是图1的系统中的检测装置的示意框图；
图5a-图5c示出图4的检测装置和关联的移动单元的细节；
图6a-图6b更细致地示出了图4的检测装置的生产；
图7是图1的系统的功能框图；
图8示出图1系统中的校准步骤的流程图；以及
图9a-图9c示出了与图9的校准步骤关联的几何量。
具体实施方式
图1是系统的示意图，整体上用1指示，用于确定车辆3（其形状由虚线画出）的车轮2的定向（和相互校准）。在示出的示例中，车辆3是机动车辆，具有四个车轮2，这四个车轮相对于车辆本身的延伸范围的纵向轴线A成对地分别设置在左边和右边。例如，车辆3设置在液压坡道4上，所述液压坡道为已知类型且不在这里详细描述，例如包括相对于纵向轴线A设置在相对侧上的第一平台4a和第二平台4b，且各对车轮2安置在所述第一平台和第二平台上；所述平台4a、4b具有沿着纵向轴线A的纵向延伸范围，并且在此情况下限定用于系统1所执行的操作的测量区域（然而，显然所述测量区域可由其他元件限定，例如，在车辆安置在所谓的“测量坑”内的情况下）。
系统1包括多个目标5，这里如示意性地示出的，其数量等于车轮2的数量，每个目标5都通过接合件（或“夹具”）6机械耦接至各个车轮2。所述接合件6可以是以本申请人的名义提交的申请号为IT-0000254272和IT-0000254273的意大利实用新型中所描述的那样。
每个目标5都有利地提供为以本申请人的名义于2010年5月5号提出的申请号为PCT WO2011/138662的专利申请中所描述的那样；因此每个目标5具有特定地“真实”三维几何形状，以便识别根据已知三维结构设置的矢量的量，并且具体地识别与目标5自身的定向关联的正交轴三元组，也可通过处理来自单个图像捕捉元件的单个二维图像来识别。每个目标5均包括多个目标元件，且其具有三维形状从而设置成作为一个整体形成目标5自身的三维结构，并且具有的几何形状使得能够在二维图像内简单地识别其自身。
如图2a、图2b中示意性示出的，每个目标5例如包括两个同心圆环式的目标元件5'，其设置在彼此内部（外部第一环的直径d1大于内部第二环的直径d2）。所述两个圆环设置在两个不同的平面中，所述两个不同的平面彼此平行并设置在彼此的顶部，且各自的圆心O1、O2相隔距离h。每个目标元件5'具有三维几何形状，特别地是球形形状。有利地，所述球形形状使得目标元件5'自身将保持其形状在框起的二维图像内没有任意角度（在给定角度范围内）的改变，因此易于识别。具体地，在随后被定义为“球心”的对应几何中心在所述二维图像中是易于识别的。实际上，相对于形状以及相对于反射，尤其相对于与用于捕捉对应图像的元件同轴的光源，所述球形具有各向同性的特征。
目标5的内部可被更详细地识别的为相互正交的向量三元组，每个向量沿着相对于目标5自身固定的正交轴线三元组xtrg、ytrg、ztrg对准。具体地，第一目标向量（沿着轴线ztrg）识别为与连接目标元件5’所形成的外部和内部圆环的两个圆心O1、O2的向量相对应。另外，在目标5自身内，第二目标向量和第三目标向量被识别为具体目标元件5’的位置的函数。例如，第二目标向量与连接外部圆环（沿轴线xtrg对准）的第一对预设目标元件5’的球心的向量相对应，同时第三目标向量与连接第二对目标元件5’球心的向量相对应，所述第二对目标元件也属于外部圆环（沿轴线ytrg对准）。为了有助于识别前述预设目标元件5'，在由图像捕捉装置采集的二维图像中定义目标向量，目标5可有利地包括一个或多个参考元件5”来指示目标5的定向，所述参考元件也具有三维几何形状，尤其是球形形状，例如具有的直径比目标元件5’的直径小的球形形状（从而易于识别）。
在使用中，目标5通过使用专门提供的接合件6而耦接至车辆3的各个车轮2，从而使由轴线ytrg，ztrg定义的平面接近平行于车轮自身平面的平面，且轴线xtrg接近其法线。目标参考系与车轮参考系之间的关系通过创建或通过执行适当的校准步骤来保证。
如图2c所示，目标5的可能实施例包括支撑结构S，所述支撑结构的内部限定凹球面（或球面的一部分），所述目标元件5’应用（例如，借助胶合）至所述凹球面。例如，支撑结构S由凹球形帽构成。有利地，所述构造使与目标5（其对应于三元组的部段，或向量，其也可在以像素测量的图像平面上识别）关联的正交轴线的三元组的定义变得方便。在图2c的实施例中，限定外部圆环的目标元件5’通过例如胶合的方式耦接至支撑结构S的边缘部分，同时限定内部圆环的目标元件5’耦接至相同支撑结构S的更内部的部分。在这种情况下，外部和内部圆环设置在球形部段的两个区段上，这两个区段通过所述球帽成对向布置并且彼此平行且正交于目标轴线。在这种情况下，单个参考元件5”耦接至同一个支撑结构S，位于目标元件5’的内部圆环的内侧。使用包括凹球帽形的支撑结构S且内部包含目标元件5’的目标5的构造，使得与目标关联的正交向量三元组能够在较大的观察角度范围内（例如，在–30°与+30°之间）被识别。
系统1（再看图1）进一步包括第一检测装置7a和第二检测装置7b，所述第一检测装置和第二检测装置相对于车辆3以及相对于车辆3自身位于液压坡道4上的区域，分别在相对于纵向轴线A的车辆3的右手侧和左手侧侧向地设置。检测装置7a、7b相对于车辆3（在各自的检测位置中）以固定方式沿侧向定位并且在横向于纵向轴线A的方向上对准。例如，检测装置7a、7b刚性耦接至液压坡道4，每个检测装置通过各自的可释放接合机构（如下所示）耦接至液压坡道4的相应平台4a、4b。而且，检测装置7a、7b定位成沿着纵向轴线A设置在车辆3的相对于纵向轴线A布置在同一侧的两个车轮2之间。
检测装置7a、7b中的每一个均具有第一图像采集元件8和第二图像采集元件8’，所述第一图像采集元件和第二图像采集元件例如包括视视频摄像机、照相摄像机、或类似的图像采集工具，这些装置中的每一个均配置为，在各自的观察区域V中构建与设置在纵向轴线A同一侧的车轮对2的各自车轮2关联的目标5。
第一图像采集元件8例如在前方由对应的检测装置7a、7b承载（相对于前述纵向轴线A），以便在前方位置中对目标5（即，耦接至车辆3前轴的车轮2）进行构建，而第二图像采集元件8’在后方由相同检测装置7a、7b承载（在沿着纵向轴线A与第一图像采集元件8相对的位置中），以便在后方位置中（即，耦接至车辆3后轴的车轮2）对各自的目标5进行构建。
每个图像采集元件8、8'具有给定光学孔径（与观察区域V关联），例如，具有锥形构造。所述光学孔径具有的孔径角足以使得在车辆具有平均尺寸的轮距和轴距的情况下能够正确地构建前方和后方的目标5，比如，在平行于各自的平台4a、4b的平面（基本平行于地面）的水平面中，孔径角等于56°，在竖直平面中孔径角为43°。所述角可以转化为图像采集元件8、8'自身的焦距，对于所指明的角度，所述角度变成例如等于6mm。
图像采集元件8、8'例如相互对齐，并平行于纵向轴线A。
系统1进一步包括处理装置9，比如个人电脑或具有处理器或相似的计算工具的任何其他处理器装置的形式，所述处理装置通过适当的通信接口操作性地耦接至第一和第二检测装置7a、7b，所述通信接口配置为以有线或优选无线模式（使用任意已知的技术，如蓝牙或Wifi）传输数据。如下文所述，处理装置9配置为根据适当的校准算法来处理由检测装置7a、7b（成为各自的图像参考系）提供的目标5的二维图像，从而在单独公共参考系（例如，关联车辆3的公共参考系）中确定车辆3的车轮2的定向特性以及车辆3自身的校准特性。
具体地，如下文详细说明的，每个检测装置7a和7b内部均包含智能处理单元，其能够针对每个图像采集元件8、8’执行对目标5所获取的图像的第一处理，并在所述图像上识别一些重要的点。这些信息与由校准传感器提供的进一步的信息一起被发送至处理装置9，以用于执行校准算法，所述校准传感器的内部也包括检测装置7a和7b。
如下文清晰地描述的，根据本发明的一个具体方面，为使检测装置7a、7b在车辆3的尺寸与平均尺寸（例如，关于轴距和/或轮距）显著不同的情况下也正确地构建目标5，和/或在车辆自身在液压坡道4上或者总体上相对于测量区域精确定位的情况下进行阻止，每个检测装置7a、7b内部的第一和第二图像采集元件8、8’是活动的-具体地，它们可以联合地且同时地以自动方式致动，以便通过整合在各自的检测装置7a、7b中的运动单元来在前述水平面中执行受控旋转-通过这种方式改变各个光学孔径的定向直到最佳的构建（换句话说，以这种方式自动地适应或跟随各自的目标5的位置）。如此以来，可改变所构建的空间的区域以便以最佳的方式构建各自的目标5（即，位置，例如，目标5自身基本上位于观察区域V的中心处）因为关联车轮2的位置例如由于以下至少一个原因而变化：车辆3相对于液压坡道4的近似校准；车与车之间轴距和/或轮距的变化；或相对于由液压坡道4的平台4a、4b（在正交于纵向轴线A的方向上，属于水平面）限定的轮距车轮2在内部或外部的位置的变化。
有利地，如图3中示意性地所示，图像采集元件8、8’的受控旋转使得，甚至在两个检测装置7a、7b中的每一个相对于车辆3（具体地，在刚性地约束至液压坡道4的位置中，或在任意情况下在车辆3所处的区域旁边）以固定方式定位时，仍能够在所有可能的测量条件下对放置在车轮2上的目标5进行构建，所述测试情况范围例如为，从车辆3具有最小轴距的情况（车辆的车轮2设置在各自的平台4a、4b（实线所示的情况）的轨迹的外边缘上），至车辆3具有最大轴距的情况（车辆的车轮2设置在轨道本身（虚线所示的情况）内边缘上）。
因此，应当强调的是，每个图像采集元件8、8’的旋转不是用于增加测量期间的视野（实际上，根据所用的焦距，且因此根据所用的光学器件的视觉特性的宽泛的水平角和垂直角，所述视野足够宽），所述每个图像采集元件的旋转也不是用于向图像处理步骤提供额外的图像（鉴于所述步骤不要求每个目标具有多于一个的图像，这不同基于立体测量的系统中发生的情况）。
具体地，图3示出了图像采集元件8、8’的两个可能的位置，与这两个位置对应的是各自的观察区域，其由V1和V2指示，这两个位置是这样产生的，图像采集元件8、8’自身进行受控旋转，以便连续地构建与车辆3的车轮2关联的目标5，甚至是在测量条件彼此都极不相同（相对于液压坡道4上车辆3的位置）的情况下。再次在图3中，还可以注意到，存在专门提供的校准传感器（如下文描述），所述校准传感器由每个检测装置7a、7b携带，以构建设置在相对于纵向轴线A面对的位置中的其他装置。
具体地，整合在每个检测装置7a、7b内的运动单元可有利地接收来自外部（如来自处理装置9）的适当控制信号，以便自动定向（即，用户不参与）图像采集元件8、8’，从而构建相应的目标5。根据获取图像的处理（以及目标元件5’的识别），实际上处理装置9能够建立目标5相对于每个图像采集元件8、8’的光学孔径的相对位置，并因此确定将通过运动单元提供的所需旋转，以便以优化的方式构建目标自身。例如，执行迭代过程，所述迭代过程设想在图像采集元件8、8’上提供接连的旋转，直到目标5”的一个或多个的参考元件位于图像平面中的预设位置，从而表示目标5的最佳的构建。
可替换地，整合在每个检测装置7a、7b内的智能处理单元自身能够执行所获取的图像的第一处理，尤其是以便自主地确定所需旋转，从而以最佳方式构建相应的目标5（例如，再通过识别图像平面中的具体目标元件5’的位置）。在这种情况下，用于移位单元10的控制信号因此在检测装置7a、7b自身的内部产生。
图4示意性地示出单个的检测装置（例如，检测装置7a，但也可理解，所有类似的考虑也适用于检测装置7b），并在后续的图5a-图5c以及图6a-图6c中更详细地示出，用10指示的上述移位单元包括：
-电机11，如步进电机，设计为在图像采集元件8，8’上提供受控旋转；
-第一齿轮装置12，装配在电机11的轴上，所述第一齿轮装置包括具有第一齿数n1的齿轮；
-第二齿轮装置13，与第一齿轮装置12啮合，所述第二齿轮装置包括具有第二齿数n2的齿轮，所述第二齿数大于第一齿数n1（例如，是第一齿数n1的十倍），并且所述第二齿轮装置机械地耦接至第一图像采集元件8，从而根据电机11的运动引起所述第一图像采集元件的受控旋转；以及
-第三齿轮装置14，具有机械特性，特别的所述第三齿轮装置的齿数等于第二齿轮装置13的齿数，且放置成与第二齿轮装置13自身接触并啮合。
第三齿轮装置14机械地耦接至第二图像采集元件8’，从而根据电机11的运动和第二齿轮装置13的旋转而引起所述第二图像采集装置的受控旋转。鉴于第二和第三齿轮13、14的机械特性基本相同，第一和第二图像采集元件8、8’在使用时运动了相同量并经历相同的受控旋转，在水平面中旋转了相同的角度。
具体地，装置参考系RefSyssns定义为与每个检测装置7a、7b关联并相对于其固定，所述装置参考系由水平轴线xsns和zsns（其定义前述水平面）以及正交于所述水平面的纵向轴线ysns构成。
同样地，定义图像采集元件8、8'的旋转轴线Ayf、Ayr（其中，下标“f”表示“前方”位置，下标“r”表示“后方”位置，均相对于纵向轴线A），所述旋转轴线基本上与水平平面正交，且进一步限定为相对于相应的旋转轴线Ayf、Ayr与图像采集元件8、8’自身关联的旋转半径Rf、Rr。应当注意的是，前述旋转轴线Ayf、Ayr与水平面的交点沿着纵向轴线A对齐，相应的第二和第三齿轮13、14也是如此。
另外，定义图像参考系RefSystel，所述图像参考系与每个图像采集元件8、8’关联并且相对其固定，所述图像参考系由位于水平面中的水平轴线xtel和ztel以及正交于水平面的竖直轴线ytel构成。具体地，轴线xtel和ytel定义与各自的图像采集元件8、8’所捕捉的二维图像关联的图像平面（即，其中对象的尺寸按像素数量估计的平面），且轴线ztel与图像采集元件8、8’自身的光轴重合（即，各自观察区域或光学孔径V的对称轴线）。
为了防止前述齿轮装置之间的可能游隙导致图像采集元件8、8’的运动之间缺乏再现性以及随之而来的测量错误，本发明的一个方面设想使用游隙恢复齿轮。
如图5a（其从下面示出检测装置7a的一部分，其中移除了一些部件以便更清晰地展示）更详细图示的，移位单元10机械地耦接至例如由铝板构成的检测装置7a的基座支撑件16。具体地，第一、第二和第三齿轮装置12、13、14设置在基座支撑件16下面，在相对于轴线ysns与图像采集元件8、8’相对的一侧上。换句话说，前述齿轮耦接至基座支撑件16的底面16a，同时图像采集元件8、8’设置在基座支撑件16的顶面16b的上面。装置参考系RefSyssns例如相对基座支撑件16固定。
第二和第三齿轮装置13、14也在图5b中示出（其中以示例的方式示出第二齿轮装置13的细节），所述第二和第三齿轮装置绕各自的轴17可旋转地安装，且刚性地耦接至基座支撑件16。
具体地，齿轮13、14中的每一个均包括：一对齿轮18、19，其绕同一个轴17装配以便竖直地（在旋转轴线的方向上）重叠并具有相同的几何特性（其中包括相同的直径和相同的齿数）；以及弹性偏压元件20，其包括设置在齿轮18、19之间并设计为与所述齿轮机械耦接的弹簧。与第二齿轮13关联的每对齿轮18、19布置为与同第三齿轮14关联的相应齿轮对啮合。
这样，即使在齿轮对中的第一齿轮（例如，齿轮18）出于某种原因具有给定游隙（例如，由于相应齿的磨损）的情况下，所述游隙也能在使用中通过相同齿轮对中的第二齿轮（在实例中，为齿轮19）进行补偿，所述第二齿轮通过与同其关联的齿轮以正确的方式啮合，而能够通过偏压元件20沿着第一齿轮牵拉，从而有利于恢复关联间隙。
通过这种布置，第二和第三齿轮装置13、14恢复相互间任何可能的游隙，同时恢复装配在电机11的轴上的第二齿轮12上可能存在的游隙。
另外，如图5c所示，与每个检测装置7a、7b的基座支撑件16关联的是用于耦接至液压坡道4的接合机构21。所述接合机构包括：耦接盘21a，所述耦接盘设计为例如通过螺钉或相似固定件耦接至基座支撑件16的底面16a；以及接合部21b，所述接合部通过铰链21c连接至耦接板21a，且所述接合部设计为耦接至液压坡道4的各个平台4a、4b，从而使基座支撑件16的水平面基本上平行于平台自身的平面。具体地，铰链21c使得基座支撑件16和相应检测装置7a、7b能够绕由铰链自身定义的旋转轴线R朝着水平面外面旋转。因此，当车辆3的校准步骤停止时，能减少检测装置7a、7b相对于液压坡道4的总体大小。另外，所述旋转无论在哪种情况下都会保证检测装置7a、7b的完整性，当液压坡道降低时会遇到阻碍物，当检测装置刚性固定时这会损坏检测装置自身。
如图6a、图6b中的详细图示强调的（其以示例的方式示出了单个检测装置（例如，检测装置7a，但所有类似的考虑也适用于其他检测装置7b），第一和第二图像采集元件8、8’分别机械地耦接至第二和第三齿轮13、14的轴17，通过这种方式根据齿轮13、14自身的旋转而被旋转地驱动。如所述图中所示，图像采集元件8、8’的光学孔径还呈现出相对于水平面的给定非零倾斜度。
每个检测装置7a、7b均具有例如由塑料材料制作而成的外壳22，该外壳包围移位单元10、关联的图像采集元件8、8’和基座支撑件16。外壳22在对应于每个图像采集元件8、8’的位置中具有专门设置的窗口23（具体地限定了一开口，否则设置有由透明材料制成的部分），因此不会妨碍相应的观察区域V。有利地，移位单元10和图像采集元件8、8’的特殊布置使得能够减少外壳22以及总体上检测装置7a、7b的竖直障碍。
例如，从图6b中可以看到，另外，专门提供的照明元件24也与每个图像采集元件8、8’关联，所述照明元件例如包括红外操作的发光二极管阵列，以便将光束沿图像采集元件自身的光学孔径的方向定向，并与所述光学孔径同轴，以使得即便在环境光较为恶劣的情况下仍然能够采集到良好定义的图像。照明操作所用的辐射波长通常可根据目标5限定，并因此限定其开启（turning-on）频率；例如，可使用可见光源来代替红外光源。
如前述图4以及例如图5a中的示意性示出的，每个检测装置7a、7b进一步包括专门提供的校准传感器，所述校准传感器配置为能够通过对所检测的电子信号的适当操作处理（将在下文中详细描述），而与与检测装置7a、7b的参考系建立关系，以便限定其相互空间布置。
详细地，每个检测装置7a、7b均包括操作性地耦接至电机11的旋转轴的编码器25，以用于检测图像采集元件8、8’所采取的角位置。应当注意的是，在电机11轴的旋转角与图像采集元件8、8’的旋转角之间的传动给定的情况下（由n2/n1给出，如等于10），将编码器25放置在电机11的轴上，使得能够增加读数的精度。可替换地，在任何情况下可设想使用两个编码器（或相似的角度传感器），以用于独立地测量第二和第三齿轮装置13、14的旋转以及图像采集元件8、8’的关联旋转。
每个检测装置7a、7b进一步包括：
-倾斜计27，所述倾斜计相对于外壳22固定，用于确定检测装置7a、7b的竖直旋转（具体是在水平面外部绕轴xsns和zsns进行的旋转）；
-第一图像传感器28a，例如为CCD（电荷耦合器件）类型的，具有沿着传感器给定轴线（例如，沿着轴线zsns）的水平延伸范围，从而使得能够检测到检测装置7a、7b绕由竖直轴线ysns确定的方向的水平旋转，具体地，根据设置在车辆3另一侧上的检测装置7b、7a的位置（这个旋转角的值有助于限定两个检测装置7a、7b之间的相互旋转）来检测；以及
-第二图像传感器28b，例如同样是CCD类型的，具有正交于水平面且例如沿着轴线ysns的竖直延伸范围，从而检测检测装置7a、7b绕轴线zsns的旋转。
因此，由倾斜计27提供的测量有助于在空间中以绝对的方式对检测装置7a、7b进行定向，而且有利地，相对彼此以相关方式定向，从而使得所述检测装置能够独立于组成液压坡道4的平台4a、4b的倾斜。由属于检测装置7a、7b的两对图像传感器28a，28b检测的角度，与由第一图像传感器28a（水平CCD）检测的检测装置7a、7b自身之间的距离值一起，也用于识别两个检测装置7a和7b的、分别沿着轴线Zsns和ysns的任何相互滑动以及沿着轴线xsns的相互距离。
每个检测装置7a、7b进一步包括（再次参见图4和图7）：
-电子采集电路30，其电耦合至图像采集元件8、8’，从而接收对应于各自目标5所获取的二维图像；
-计算电路32，其包括微处理器（或相似的计算工具），所述计算电路电耦合至电子采集电路30并对其进行适当的编程以用于对所获取的图像执行所谓的“低水平”类型的处理，尤其是识别和确定一些二维信息项（例如，对应前述的目标向量）的像素尺寸，其将被处理装置9求值以用于识别目标5和所关联的车轮2的定向；例如，计算电路32检测目标元件5’的位置，这被认为重要的，其以预设的方式识别与目标5自身关联的正交三元组，具体地以获取目标向量自身的图像平面上的投影；
-电子接口电路34，通过通信接口与处理装置9连接（以有线（如利用串行协议）或无线方式），特别是向处理装置9自身发送检测装置7a、7b内存在的校准传感器（倾斜计27、编码器25、以及第一和第二图像传感器28a、28b）的输出值，以及由计算电路32执行的低水平图像处理的结果；以及
-驱动电路35，配置为根据所接收到的专门提供的控制信号来适当地驱动电机11，所述控制信号经由电子接口电路34例如从检测装置7a、7b的外部，具体是从处理装置9自身被接收。
为方便起见，电子采集电路30、计算电路32、以及电子接口电路34（其作为一个整体被定义为每个检测装置7a、7b内部的智能处理单元）可集成在单一印刷电路板（未示出）中，适当地耦接至位于检测装置7a、7b的外壳22内部的基座支撑件16。
再参考图7，在外部耦接至检测装置7a、7b的处理装置9包括第一处理级40a和第二处理级40b，其分别耦接至第一检测装置7a和第二检测装置7b。
每个处理级40a、40b包括：接口单元42a、42b，配置为耦接至各自的检测装置7a、7b的电子接口电路34，以便接收前面提到的信息，包括在由计算电路32执行的低水平图像处理的结果中；以及第一计算单元43a、43b，配置为执行将从各自的检测装置7a、7b接收的二维信息转换成每个图像采集元件8、8’的图像参考系中的有角度的和线性的三维（3D）坐标（对应于相关目标5空间定向的几何特性），其中，所述转换依据在初步校准步骤中所获取的用于每个图像采集元件8，8’自身的适当校准参数进行。前述校准参数有利地存储在处理装置9内的第一校准数据库44a、44b中。
处理装置9进一步包括第二计算单元45a、45b，其操作性地耦合至第一计算单元43a、43b，并配置为执行转换每个检测装置7a、7b的装置参考系中有角度的和线性的三维坐标的算法，其中，所述转换依据与图像采集元件8，8’之间的空间关系对应的适当校准参数进行，所述校准参数在初步校准步骤（在系统的制造和/或安装期间执行）中获取并存储在第二校准数据库47a、47b中。
处理装置9进一步包括校准确定单元48，该校准确定单元在输入端采集由第二计算单元45a，45b（各个第二计算单元对应各自的检测装置7a，7b）在输出端产生的数据，并且该校准确定单元将三维角坐标和三维线性坐标转换到单独公共参考系（例如，车辆3的参考系）中，其中，该转换依据与检测装置7a，7b之间的关系（例如，关于相互空间定向）对应的适当校准参数进行。校准参数在系统安装期间执行的初步校准步骤期间获取并存储在第三校准数据库49中，并且是借助位于检测装置7a，7b（如前面说明的）内的校准传感器的测量结果动态地（即，在执行校准测量期间）获取的。校准确定单元48因此能够确定并在输出端显示（经由专门提供的显示装置50）对应于车辆3的车轮2的校准结果（例如，关于对应的收敛角和外倾角）。
现在对细节进行描述，系统1的一个特殊方面在测量步骤过程中精确地避免了更进一步校准检测装置7a，7b的需要，目前其设想使用预先确定和存储的校准参数（在制造和/或安装期间），以用于设置相关的由不同图像采集元件实现的测量。因此在测量期间，足以以动态的方式进行检测值的适当校准，并考虑在执行前述初步校准步骤的期间所确定的多个测量元件之间的关系以及由前述校准传感器提供的测量，以便所有测量涉及单独公共参考系（例如，与车辆3关联的公共参考系），在所述单独公共参考系内涉及到校准结果。
具体地，在每个检测装置7a，7b内部，根据图像采集元件8，8’捕获的图像处理各自的低水平的图像（包括给定有限数量的二维点）。然后解释所述图像，这根据图像采集元件8，8’自身的校准参数进行，以便追溯到目标5在每个观察其的图像采集元件8，8’的参考系中的位置和定向（因此获取目标5在四个不同参考系中的定向信息和位置信息）。检测装置7a，7b内存在的多个校准传感器（其中包括倾斜计27和图像传感器28a，28b）的目的是，能够借助适当的校准过程将测量精确地转换为单独公共参考系。
通常，校准过程的第一阶段52（见图8）设想用于每个图像采集元件8，8’的旋转轴线Ayf、Ayr以及相对于对应旋转轴线Ayf、Ayr与图像采集元件8，8’自身关联的旋转半径Rr、Rf。换句话说，步骤52中定义的是旋转模型，其描述并定义每个检测装置7a，7b的两个图像采集元件8，8’的旋转。
接下来（步骤52），校准构成设想相关地设置两个图像采集元件8，8’彼此的且相对于对应检测装置7a，7b的装置参考系RefSyssns的图像参考系RefSystel，使用在两个图像采集元件8、8’处于给定参考位置中时由倾斜计27和第一图像传感器28a提供的角度。在测量期间，由于图像采集元件8，8’自身的旋转角发生改变，通过使用步骤50中定义的旋转模型，这种关系可以很容易地以动态的方式更新。
应当注意的是，所述校准步骤使得能够识别齿轮之间的耦接的可能的“中心偏离”，从而可能导致齿轮13、14的角度旋转相对于由相应齿轮的齿数比给定标称值具有不同的值。由于所述错误是可重复的，因此校准过程通过使用专门提供的校准参数使得能够考虑到这一点。
然后，在步骤54中，通过将各个检测装置7a，7b的装置参考系RefSyssns彼此相关地设置，属于一个检测装置7a的图像采集元件8，8’与属于另一个检测装置7b的图像采集元件相关地设置。
接下来（步骤55），在各自的检测装置7a，7b的参考系和单独参考系RefSysCOMMON（例如车辆3的参考系）之间定义校准关系，在所述单独参考系内显示对应于车辆3的校准的角度和线性测量的结果（例如，关于车轮2的收敛角和外倾角）。
更详细地，首先参照图9a的图示，在前述步骤52中，倾斜计27（其在前述图9a中示出，包括第一检测元件27a和第二检测元件27b，所述检测元件设计为提供绕轴线xsns和zsns的各自的旋转值）和图像传感器28a，28b的测量值设置为0。然后，图像采集元件8，8’设置在由pos1指定的各自的第一角位置；例如（也参见图3），所述第一角位置pos1对应于预设参考位置，例如，对应于有限角位置，从而能够实现对应用到具有最小轴距/轮距的车辆3的车轮2的目标5的构建（因此所述位置是预设的且事先已知）。
应当注意的是，旋转角θfi和θri（其中，下标“f”和“r”仍然表示对应图像采集元件8，8’的前方位置或后方位置）与图像采集元件8，8’相关并由移位单元10提供，涉及对应检测装置7a的装置参考系RefSyssns的轴线zsns。
在已经在所述第一角位置中进行测量之后，图像采集元件8，8’旋转经过给定的旋转角θf2，θr2（也参见图9b），以便图像采集元件8，8’自身到达由pos2指定的第二角位置，这将保证各自目标5的可见性。
所述第二角位置pos2中的测量结果使得能够确定向量Vtf2和Vtr2，这将图像采集元件8，8’自身的矢量位移描述为其旋转经过的旋转角θf2，θr2以及旋转矩阵matRotf（2-1）和matRotr（2-1），所述旋转矩阵将图像采集元件8，8’自身的参考系从第一角位置（pos1）旋转到第二角位置（pos2）。
具体地，从图9b中可见，下列表达式适用于旋转半径Rf，Rr
Rf=（Vtf2/2）/sin（θf2/2）
Rr=（Vtr2/2）/sin（θr2/2）
另外，如果ztelf1=ztelr1={0，0，1}是在第一角位置（pos1）中的图像采集元件8，8’的轴线ztel（应当回归到所述轴线与图像采集元件8，8’的光轴重合），那么自身在第二角位置（pos2）中的图像采集元件8，8’的轴线ztel可表达为
ztelf2=ztelf1*matRotf（2-1）
ztelr2=ztelr1*matRotr（2-1）
这样，可通过下列表达式定义图像采集元件8，8’的两个旋转轴线Ayf，Ayr
Ayf=ztelf1×ztelf2
Ayr=ztelr1×ztelr2
其中，符号"×"表示向量积操作。
在下一阶段53中，前面指出的校准过程设想将两个图像采集元件8，8’的参考系彼此相关地且相对于在第一角位置pos1中的相应检测装置7a的参考系中的轴线zsns设置（其中，使用倾斜计27和第一图像传感器28a的测量）。
具体地，再次参考图9a和图9c，两个图像采集元件8，8’旋转经过给定的旋转角θf3，θr3，在与对应于第二角位置pos2的相反的方向上从第一角位置pos1旋转以便到达第三角位置pos3，其中所述两个图像采集元件都可构建具有自身的参考系xtrg_ref，ytrg_ref，ztrg_ref的参考目标60。
参考目标60以这种方式配置，当第一图像传感器28a读取的角度等于0时，轴线zref_trg与同检测装置7a（其还构成角旋转θfi和θri的参考轴）关联并且相对于该检测装置固定的参考系的轴线zsns重合。
因此，能够定义在第三角位置pos3中的图像采集元件8，8’的参考系与参考目标60的参考系之间的关系，从而通过采集并处理由图像采集元件8，8’获取的图像来确定参考目标60的定向。另外，假定参考目标60的参考系与检测装置7a的参考系之间的关系是已知的（出于构造和设计的原因），此外在所述步骤结束时，定义在前述第三角位置pos3中的图像采集元件8，8’的图像参考系RefSystel与检测装置7a的装置参考系RefSyssns之间的关系。
假设旋转角为θf3andθr3，旋转角度θfi和θri的通用值足以将图像采集元件8，8’的参考系与相应参考系相关地设置（其随之与检测装置7a的参考系相关地设置）。
详细地（也参见图9c），第一图像采集元件8（设置在前方位置）发生的旋转可通过定义旋转矩阵matRotf（3-1）来描述，所述旋转矩阵是（-θf3，Ayf）的函数；同时借助明显的几何考虑因素，所述第一图像采集元件的平移可表示为：
transf（3-1）={0，0，Rf}*matRotf（3-1）-{0，0，Rf}。
同样地，第二图像采集元件8’（设置在后方位置）发生的旋转可通过定义旋转矩阵matRotr（3-1）来描述，所述旋转矩阵为（-θf3，Ayf）的函数，同样地，所述第二图像采集元件的平移可表示为：
transr（3-1）={0，0，Rr}*matRotr（3-1）-{0，0，Rr}。
另外，在已经使用图像采集元件8，8’这两者测量参考目标60的情况下，可定义矩阵matRotr-f（3），其定义在第三角位置pos3中的一个图像采集元件与另一个图像采集元件之间的旋转以及连接两个图像采集元件8，8’的原点的平移向量transr-f（3）（即，对应旋转轴线Ayf，Ayr的位置）；这一切定义了在第三角位置pos3中的第一和第二图像采集元件8，8’的参考系之间的关系。
校准步骤通过定义如下项目来完成：
旋转矩阵
matRotr-f（1）=matRotr（1-3）*matRotr-f（3）*matRotf（3-1）
以及平移向量
transr-f（1）=transr（1-3）+transr-f（3）+transf（3-1）
所述旋转矩阵和平移向量描述这样的旋转平移的函数，其用于在第一和第二图像采集元件8，8’都在第一角位置pos1中时，转换在由第一（前方）图像采集元件8定义的参考系中由第二（后方）图像采集元件8’所测量的向量。
在先前描述的校准步骤之后的测量步骤期间，旋转角θfi和θri的不同值足以使两个图像采集元件8，8’都适用于进一步的旋转平移矩阵，所述旋转平移矩阵成为每次测量的特定旋转角（θfi–θ1;θri–θ1）和旋转轴线Ayf和Ayr的函数。换句话说，足以根据初步校准过程期间存储的校准参数和当前测量的值来使用适当的校正因子。
另外，同样在测量步骤期间，正交于每个图像采集元件8，8’的水平面（ztelxtel）的旋转轴线Ayf和Ayr（当倾斜计27和第一图像传感器28a所返回的倾斜值是0时，在校准步骤中计算，除了可忽略的因子ε）可通过绕轴线zsns和xsns旋转经过倾斜计27的测量元件27a，27b所读取的当前倾斜值以及绕轴线ysns旋转经过第一图像传感器28a所读取的角度而校正。而且，在同样的假设中，在校准中识别的旋转平移矩阵自身（其作为旋转角θfi和θri以及旋转轴线Ayf和Ayr的位置的函数）被认为是角度测量的的值（其基本为0），所述旋转平移矩阵会以自身显而易见的方式利用由前述传感器读取的当前值进行适当地校正。
根据本发明的用于确定车辆的车轮校准的系统的优势在前面的描述中显而易见。
具体地，检测装置7a，7b的配置使得能够测量也以非对称的方式设置在液压坡道4上的车辆3的校准特性，且轴距和/或轮距的尺寸甚至显著地彼此不同。实际上，存在与图像采集元件8，8’关联的移位单元10使得图像采集元件8，8’自身的观察区域V能够自动并动态适应，从而依据在液压坡道4上的车辆3自身的位置而形成与车辆3的车轮2关联的目标5。具体地，可保证构建目标5，并能够从检测装置7a，7b的固定位置与车轮2的可变位置之间实现的最小距离到最大距离区分目标自身的元件ì，从而在车轮2自身大幅度转向的期间仍继续维持构建（例如，转向角等于47°）。
位于每个检测装置7a，7b上的专门提供的校准传感器元件（倾斜计和图像传感器）使得能够以彼此相关的方式、在执行测量（其中，能够补偿液压坡道4的可能的形变）期间以动态方式设置检测装置7a，7b所进行的测量。具体地，有利地，在测量操作期间或之前不要求进一步的校准操作，因为检测装置和相关系统的校准过程都已经在工厂中进行了。因此，在安装期间不需要校准过程，即使允许用户执行验证过程，用于在系统受到可能的损坏（如撞击）之后控制系统继续进行正确地校准。在一般情况下，取而代之的是在测量步骤期间，足以根据由校准装置（倾斜计27和图像传感器28a，28b）返回的用于图像采集元件8，8’进行旋转的测量，以及根据在工厂执行校准期间存储的校准参数来应用专门提供的校正因子。
有利地，检测装置7a，7b的外壳22的外部尺寸是受限制的（由于部件的特殊布置，具体由于基座支撑件16下方的齿轮的布置以及其有限的复杂性），且阻碍部不表示执行测量操作过程期间的障碍物。外壳22的顶部不会妨碍车辆3的车门的开启，其中所述车辆具有的底板距安置表面的高度较低，同时横向尺寸不会构成工作空间中的阻碍，其中在所述工作空间内执行测量过程。另外，检测装置7a，7b自身相对于液压坡道4的接合及脱离模式简单且快速地执行。
前述申请号为No.PCT WO2011/138662的专利申请中指出的另一方面再一次强调使用三维目标5（具体由目标元件的三维结构构成）以及使用同样是三维的目标元件5’，使得能够使用单个图像捕捉元件以精确且安全的方式来确定每个目标（以及目标自身所耦接至的车轮2）相对于固定的参考系的绝对位置和定向，其中，不需要移动车辆或车轮来确定目标的空间位置（例如，使车辆向前或向后运动，即所谓的“运行（run-out）”操作），也不需要移动对象或使用立体采集系统。实际上，可以很方便地在空间中确定与每个目标5（表示其目标参考元件5”）关联的正交轴线的三元组，并通过这种方式确定目标自身在给定参考系内的空间定向。换句话说，有利地，本质上与目标关联的是三维信息，通过该三维信息可确定所述目标在每个独立的处理范围内从处理开始的空间定向以及单个二维图像的空间定向（由于目标的特殊几何结构，将图像捕捉装置提供的二维信息转换为三维信息）。
具体地，由于所用的三维目标元件具有各项同性的、球面形特征，随着目标相对于图像捕捉元件8，8’的图像参考系的倾斜度发生变化，测量的精确度保持不变。另外，所用的目标5的对称球形结构使得能够通过内插法返回角度值，即使构成其结构的一些目标元件5’被部分覆盖也是如此。
因此，联合使用具有与图像采集元件8，8’关联的移位单元10的检测装置7a，7b以及三维目标能够提供这样测量系统，其易于安装和使用，尤其有利于测量校准角所需的图像处理操作。
最后，可以明确的是，在不脱离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，可以对这里所描述和示出的内容做出修改和变化。
具体地，再一次强调检测装置7a，7b可设置在液压坡道4和车辆3的旁边，而不接触液压坡道4自身（例如，通过各自的固定定位结构进行，未在图中示出）。
通常，目标5显然可以具有不同的三维结构，从而在任意情况下根据已知三维布置来定义矢量的量，具体能够识别与其关联的正交轴线的三元组（例如，通过识别在目标上的重要点或平面），优选从不同的观察角度识别（例如，在–30°到+30°之间的角度范围中）。
另外，一个或多个目标5可被有源型目标代替，即，所述源型目标由不是反射入射光线而是自身能够产生并发出可视范围或替换地红外区域内的电磁辐射的目标元件构成。
最后，所描述的系统和方法显然能够确定车辆3的单个车轮对2（相对于纵向轴线A设置在同一侧）的空间定向。

Claims (20)

1.一种检测装置（7a），用于用来确定测量区域中的被检查的车辆（3）的至少一个第一车轮和至少一个第二车轮（2）的定向的系统（1），所述车轮相对于所述车辆（3）的纵向轴线（A）布置在所述车辆的第一侧上，所述装置配置为相对于所述车辆（3）在侧向上布置在相对于所述纵向轴线（A）的所述第一侧上，所述装置位于设定在所述第一车轮与第二车轮之间的位置中，并且所述装置包括第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'），所述第一图像采集元件和所述第二图像采集元件具有各自的可视区域（V），并且配置为分别采集分别耦接至所述第一车轮和第二车轮的第一目标和第二目标（5）的图像，
其特征在于，所述检测装置包括移位单元（10），所述移位单元操作性地耦接至所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'），且配置为使所述第一图像采集元件（8）和所述第二图像采集元件（8'）联合地旋转通过相同的旋转角，从而使得所述第一图像采集元件和所述第二图像采集元件的可视区域根据所述车辆（3）的轮距和/或轴距的不同值和/或根据所述车辆在所述测量区域内的不同定位而分别自动地适应所述第一目标和所述第二目标（5）的位置。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一检测装置（7a）配置为相对于所述车辆（3）以固定的方式设置，且所述第一车轮和第二车轮（2）位于水平面中；所述移位单元（10）配置为使所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'）在所述水平面中旋转，从而使所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'）能够独立于所述第一车轮和第二车轮（2）沿着所述纵向轴线（A）或横向于所述纵向轴线的位移而观察所述第一目标和第二目标（5）。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'）的旋转轴线彼此对准且与所述纵向轴线（A）平行。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述移位单元（10）包括电机（11）和一对齿轮装置（13、14），这对齿轮装置机械地耦接至所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'）并由所述电机（11）旋转地驱动；所述齿轮装置（13、14）布置成彼此接合以便在由所述电机（11）致动时基本上旋转经过所述相同的旋转角。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述移位单元（10）包括电机齿轮装置（12），所述电机齿轮装置安装在所述电机（11）的旋转轴上，且设置为与所述一对齿轮装置的给定齿轮装置（13）啮合从而驱动其旋转。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其中，所述一对齿轮装置（13、14）具有游隙补偿，所述一对齿轮装置中的每一个齿轮装置包括第一齿轮（18）和第二齿轮（19），所述第一齿轮和所述第二齿轮通过弹性偏压元件（20）彼此机械地耦接并设计为与所述一对齿轮装置中的另一个齿轮装置啮合；所述弹性偏压元件（20）的形变使得能够恢复与所述第一齿轮（18）和/或第二齿轮（19）关联的任何游隙。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的装置，包括外壳（22），所述外壳内部布置有基座支撑件（16）；所述齿轮装置（13、14）设置在所述基座支撑件（16）的底面（16a）上，且所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'）设置在所述基座支撑件（16）的与所述底面（16a）相对的顶面（16b）上；其中所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8’）刚性地耦接至所述齿轮装置（13、14）中相应一个的相应旋转轴（17）。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的装置，进一步包括电子单元（30、32、34、35），所述电子单元包括：采集和处理电路（30、32），用于采集所述图像并执行所述图像的第一处理以便识别所述目标（5）的预先设定的几何参数；以及驱动电路（35），用于驱动所述电机（11），所述驱动电路设计为接收控制信号并由此控制所述电机（11），以便依据所述控制信号来执行所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8’）的期望旋转。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，包括基座支撑件（16），所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'）耦接至所述基座支撑件，并且第一装置参考系（RefSyssns）与所述基座支撑件关联；其中第一图像参考系和第二图像参考系（RefSystel）分别与所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8’）关联，在所述第一图像参考系和所述第二图像参考系中，所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'）配置为获取各自的所述图像；所述装置进一步包括校准传感器元件（27a、27b、28a、28b），所述校准传感器元件配置为能够定义所述装置参考系（RefSyssns）并建立所述第一和第二图像参考系（RefSystel）与所述装置参考系（RefSyssns）之间的关系。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述校准传感器元件包括：旋转角检测器（25），配置为能够检测所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'）在所述装置参考系（RefSyssns）中绕正交于所述基座支撑件（16）的轴线（ysns）的旋转角；至少一个倾斜仪（27a、27b），配置为能够检测所述装置参考系（RefSyssns）相对从属于外部参考系（RefSysCOMMON）的水平面的竖直旋转；以及至少一个图像传感器（28a、28b），配置为观察外部参考装置并能够确定所述第一检测装置（7a）相对于所述外部参考装置的相对位置。
11.一种用于确定车辆（3）的至少一个第一车轮和至少一个第二车轮（2）的定向的系统（1），所述车轮相对于所述车辆（3）的纵向轴线（A）布置在所述车辆的第一侧上，所述系统包括：
-第一目标和第二目标（5），分别耦接至所述第一车轮和第二车轮（2）；
-根据前述权利要求中任一项所述的第一检测装置（7a）；以及
-处理装置（9），操作性地耦接至所述第一检测装置（7a），所述处理装置配置为，依据分别通过所述第一检测装置（7a）的所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'）针对所述第一车轮和第二车轮（2）中的每一个获取的单个图像，来确定所述第一车轮和第二车轮（2）的定向的特征角。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述处理装置（9）配置为基于对针对所述第一车轮和第二车轮（2）获取的所述单个图像的处理，来产生用于控制所述第一检测装置（7a）的所述移位单元（10）的控制信号，以便使所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'）旋转经过所述相同的旋转角。
13.根据权利要求11或12所述的系统，其中，所述车辆（3）布置在定义有所述测量区域的液压坡道（4）上，并且所述第一检测装置（7a）相对于所述车辆（3）在侧向上刚性地固定至所述液压坡道（4）。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的系统，其中，所述第一目标和第二目标（5）具有三维构造，所述三维构造设计为定义根据已知三维布置设置的几何量，并且所述第一目标和第二目标中的每个目标均包括多个目标元件（5；5’），所述多个目标元件具有三维构造并根据三维分布相对于彼此布置，所述多个目标元件中的至少一些位于通过已知几何关系相互连结的位置中以便定义所述几何量。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述目标元件（5；5'）根据被设计为用于定义目标向量的正交三元组的三维分布而相对于彼此布置，所述正交三元组定义与所述第一目标或第二目标（5）关联的参考系（xtrg、ytrg、ztrg）。
16.根据权利要求14或15所述的系统，其中，所述第一目标和第二目标（5）包括在内部限定有凹球面的各自的支撑结构（S）；并且其中，所述目标元件（5、5'）机械地耦接至所述支撑结构（S）并布置在所述球面上从而形成所述三维分布。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的系统，其中，所述第一检测装置（7a）包括校准传感器（27a、27b、28a、28b）和耦接至所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'）的基座支撑件（16）；并且其中，所述处理装置（9）包括储存校准参数的存储器（44a、47a、49），所述处理装置配置为接收来自所述校准传感器元件（27a、27b、28a、28b）的测量，从而依据所述测量和所述校准参数来定义与所述第一检测装置（7a）的基座支撑件（16）关联的第一装置参考系（RefSyssns）并建立第一图像参考系与第二图像参考系（RefSystel）之间的关系，其中所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'）设计为获取各自的所述图像，以及所述第一装置参考系（RefSyssns）。
18.根据权利要求17所述的系统，进一步包括：根据权利要求1至10中任一项所述的第二检测装置（7b），所述第二检测装置相对于所述车辆（3）在侧向上布置在所述车辆（3）的相对于所述纵向轴线（A）与所述第一侧相对的第二侧上，且位于所述车辆的设置在所述第二侧上的第三车轮和第四车轮（2）之间的位置中；以及分别耦接至所述第三车轮和第四车轮（2）的第三目标和第四目标（5），所述第二检测装置（7b）配置为获取所述第三目标和第四目标（5）的图像；其中所述处理装置（9）操作性地耦接至所述第一检测装置（7a）和第二检测装置（7b），并且所述处理装置配置为依据所述图像来确定所述第一车轮、第二车轮、第三车轮和第四车轮（2）的所述定向和相互校准；所述处理装置（9）进一步配置为依据所述测量和所述校准参数来将所述第一装置参考系与同所述第二检测装置（7b）关联的第二装置参考系（RefSyssns）相关地设置，以及将所述第一和第二装置参考系与同所述车辆（3）关联的公共参考系（RefSysCOMMON）相关地设置，其中对所述车轮（2）的定向和相互校准信息进行处理。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述校准传感器元件包括：至少一个图像传感器（28a、28b），配置为构建所述第二检测装置（7b）的各自的图像传感器（28a、28b），所述处理装置（9）配置为处理由所述第一检测装置（7a）和第二检测装置（7b）的图像传感器（28a、28b）进行的测量，从而确定所述第一检测装置（7a）相对于所述第二检测装置（7b）的相对位置。
20.一种用于校准根据权利要求1至10中任一项所述的检测装置（7a）的方法，包括：
-在通过所述移位单元（10）进行的移位期间定义用于所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'）中的每一个的移位模型；
-相对于与所述检测装置（7a）关联的装置参考系（RefSyssns），来定义与所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'）关联的各自的图像参考系（RefSystel）之间的关系；以及
-存储与所述移位模型以及与所述各自的图像参考系之间的关系关联的一系列校准参数，
定义关系的所述步骤包括：将所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'）放置在预设角位置中，并且使所述第一图像采集元件（8）和第二图像采集元件（8'）观察具有预设构造以及相对于所述检测装置（7a）的预设几何关系的同一个参考目标（60）。
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