(57)【要約】【課題】較正時間を短縮又は排除できる新規な慣性測定ユニットを提供する。【解決手段】慣性測定ユニット（１０）が記載され、このユニットは、１又はそれ以上の慣性センサを備えた第１の副組立体と、１又はそれ以上の慣性センサのための支持電子機器を備えた第２の副組立体と、第１の副組立体と第２の副組立体との間のインターフェイスを提供するように形状づけられた少なくとも一対の番い合うコネクタ（２４）と、を有する。【選択図】図２
2008014928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
慣性測定ユニット（１０）であって、
１又はそれ以上の慣性センサを備えた第１の副組立体と；
１又はそれ以上の慣性センサのための支持電子機器を備えた第２の副組立体と；
第１の副組立体と第２の副組立体との間のインターフェイスを提供するように形状づけられた少なくとも一対の番い合うコネクタ（２４）と；を有することを特徴とする慣性測定ユニット。
【請求項２】
前記第２の副組立体及び第１の副組立体がその間にシール係合を伴って互いに取り付けられるように形状づけられることを特徴とする請求項１の慣性測定ユニット（１０）。
【請求項３】
前記第２の副組立体及び第１の副組立体が慣性測定ユニットのハウジングを提供することを特徴とする請求項１の慣性測定ユニット（１０）。
【請求項４】
前記第２の副組立体が慣性測定ユニットのための外側インターフェイスを提供するように形状づけられた少なくとも１つのコネクタ（２４）を有することを特徴とする請求項１の慣性測定ユニット（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にセンサ装置のパッケージ（packaging；包装）に関し、特に、ハウジング内でセンサを隔離（segregating）するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]典型的には、センサ装置のための支持電子機器（supporting electronics）は、ハウジング内でセンサ装置と混ぜ合わされている（intermingled）。例えばジャイロスコープ、加速度計等であるこのようなセンサ装置は、時間及びコストの双方において多大な較正プロセスを必要とする。支持電子機器が故障した場合、このようなセンサ装置は、故障した電子素子の除去及び交換プロセス中に乱されることがある。このような乱れにより、センサ装置を再度較正する必要がしばしば生じる。
【０００３】
[0003]センサ装置及び支持電子機器は、しばしば１又はそれ以上の特定の寸法内で両者を組み込むハウジングの寸法を保持するために混ぜ合わされてきた。しかし、支持電子機器の寸法は、例えば、プログラム可能な論理装置等内に含まれている多数の別個の素子により連続的に減少している。他の因子と共に関連する寸法の減少は、このようなセンサを基礎とする装置のためのパッケージの再形状決めを考慮することを可能にした。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0004]１つの態様においては、慣性測定ユニット（inertial measurement unit）が提供され、このユニットは、１又はそれ以上の慣性センサを備えた第１の副組立体（subassembly）と、１又はそれ以上の慣性センサのための支持電子機器を備えた第２の副組立体と、第１の副組立体と第２の副組立体との間のインターフェイスを提供するように形状づけられた少なくとも一対の番い合う（mating）コネクタとを有する。
【０００５】
[0005]別の態様においては、慣性測定ユニットを製造する方法が提供される。この方法は、その中に装着された１又はそれ以上の慣性センサを備えた第１の副組立体を提供する工程と、１又はそれ以上の慣性センサのための支持電子機器をその中に含む第２の副組立体を提供する工程と、慣性測定ユニットのためのハウジングを形成するように第１の副組立体及び第２の副組立体を相互接続する工程とを有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
[0016]図１は、既知の組立てられた慣性測定ユニット（ＩＭＵ）１０を示す図である。図２−４に関して以下に説明するように、ＩＭＵ１０は、ジャイロスコープ、加速度計及び支持電子機器副組立体１２と、電源副組立体１４とを有する。[0017]図２は、ＩＭＵ１０のジャイロスコープ、加速度計及び支持電子機器副組立体１２を示す図である。図２に示すように、ジャイロスコープ、加速度計及び支持電子機器副組立体１２は、回路盤２２に装着された複数の電子素子２０を有し、これらの素子は、回路盤２２の下方で装着されたジャイロスコープ及び加速度計にワイヤ接続される。複数のコネクタ２４は、また回路盤２２上に装着され、外部の電源に対するインターフェイスを提供し、また、ＩＭＵ１０からの出力である慣性データを受け取る外部の装置に対するインターフェイスを提供する。更に、コネクタ２４はまた、これまた回路盤２２に装着された処理装置の再プログラミング及び較正のためのインターフェイスを提供する。
【０００７】
[0018]図３は、図１のＩＭＵ１０の電源副組立体１４を示す。図１を再度参照すると、図３が電源副組立体１４の下側３０を示すこと、及び、電源副組立体１４がジャイロスコープ、加速度計及び支持電子機器副組立体１２上への電源副組立体１４の配置を許容する開口３２を有することは明らかである。この形状においては、コネクタ２４は、電源組立体１４の開口３２を通って延びる。[0019]図４は、（図１に示す）ＩＭＵ１０のブロック線図５０である。ブロック線図５０は、図２、３にそれぞれ示すジャイロスコープ、加速度計及び支持電子機器副組立体１２と電源副組立体１４との間の機能的な境界を示す。電源副組立体１４は、外部の源からパワーを受け取り、受け取ったパワーを、ジャイロスコープ、加速度計及び支持電子機器副組立体１２の種々の素子の作動にとって必要なレベルに変換する電源５２を有する。
【０００８】
[0020] ジャイロスコープ、加速度計及び支持電子機器副組立体１２は、３つの軸Ｘ、Ｙ、Ｚに関連する３つのジャイロスコープ６０と、これまた３つの軸に関連する３つの加速度計６２とを含む。ジャイロスコープ６０及び加速度計６２からの出力は、典型的には、その出力がＡ／Ｄコンバータ６８に入力されるそれぞれのゲイン素子６４、６６を使用して、増幅される。次いで、Ａ／Ｄコンバータ６８の出力は、処理装置７０に提供され、この装置は、ジャイロスコープ６０及び加速度計６２が体験する慣性状態を表すデータを、外部の装置に出力するようにプログラムされる。
【０００９】
[0021] ジャイロスコープ、加速度計及び支持電子機器副組立体１２は、上述のような５つの主要な素子を有するものとして示すが、当業者なら、ジャイロスコープ、加速度計及び支持電子機器副組立体１２の製造のために多くの付加的な電子素子が使用されることを認識できよう。このような電子素子の典型的な例は、個々のコネクタの接触部において存在することのあるいかなる静電電圧をも中和する保護装置、ジャイロスコープ６０及び加速度計６２中でＡ／Ｄコンバータ６８を割り当てるための論理即ちロジック、処理装置７０のための支持素子等である。
【００１０】
[0022]図５は、ＩＭＵ１０に関連する構築及び再作業プロセスを示すフローチャート８０である。プロセスは、電子機器組立てプロセス８２、機械的な組立てプロセス８４及びセンサ組立てプロセス８６を含む。ＩＭＵ一体化プロセス８８は、ＩＭＵ１０の製造、特に、電子機器組立てプロセス８２、機械的な組立てプロセス８４及びセンサ組立てプロセス８６に基づくジャイロスコープ、加速度計及び支持電子機器副組立体１２並びに電源副組立体１４の製造を表すものである。ＩＭＵ一体化プロセス８８は更に、完成したジャイロスコープ、加速度計及び支持電子機器副組立体１２並びに電源副組立体１４からのＩＭＵ１０の製造を表す。ＩＭＵ環境プロセス９０は、完成したＩＭＵ１０が作動中に曝される厳しい環境に対して耐えることができることを保証するために、遂行される。
【００１１】
[0023]ＩＭＵ較正プロセス９２は、ジャイロスコープ、加速度計及び支持電子機器副組立体１２から受け取った出力内に含まれるデータが期待通りのものとなるように、ジャイロスコープ６０及び加速度計６２を特徴づけるために、遂行される。既知のように、その機械的な特性のため、個々のジャイロスコープ６０と加速度計６２との間には変化が存在し、また、図５のフローチャート８０に示すように、ＩＭＵ較正プロセス９２は、ＩＭＵ１０を構築及び（又は）再作業するために使用されるすべてのプロセスのうちで最も時間を消費するものである。ＩＭＵ較正プロセス９２が完了したとき、ＩＭＵ１０は、ＩＭＵ容認プロセス９４を経て、車両内で使用するか又は他の応用に供することが容認される。
【００１２】
[0024]ＩＭＵ１０に関連する再作業及び修理プロセスに関連する問題が存在する。特に、支持電子機器が故障した場合、センサ装置として総称するジャイロスコープ６０及び加速度計６２は、故障した電子素子の除去及び交換プロセス中に乱されることがある。このような乱れにより、ＩＭＵ１０を再度較正する必要がしばしば生じる。図５に示すように、ＩＭＵ較正プロセス９２は最も時間を消費するものであり、また、特にＩＭＵ１０の再作業に関連させた場合最も高価なものとなる。
【００１３】
[0025]図６は、隔離されたセンサ及び支持電子機器副組立体を有する組立てられたＩＭＵ１００を示す図である。特に、以下に更に詳細に示すように、ＩＭＵ１００は、ジャイロスコープ及び加速度計副組立体１０２と、支持電子機器副組立体１０４とを有する。また、以下に更に説明するように、素子の隔離及びパッケージは、少なくとも再作業を受けたＩＭＵ１００の一部に対して、例えば上述のＩＭＵ較正プロセスと同様の較正プロセスがＩＭＵ１００のある修理及び再作業に対して繰り返す必要がないことを可能にする。
【００１４】
[0026]図７は、ＩＭＵ１００のジャイロスコープ及び加速度計副組立体１０２を示す図である。ジャイロスコープ及び加速度計副組立体１０２は、単一のパッケージ内に収容された３つのジャイロスコープ１１０、１１２、１１４及び３つの加速度計１２０を有する。複数のコネクタ１３０、１３２、１３４は、ジャイロスコープ１１０、１１２、１１４及び加速度計１２０にパワーを提供するために使用される。コネクタ１３０、１３２、１３４は更に、以下に更に説明するように、ＩＭＵ１００から出力される前に、ジャイロスコープ１１０、１１２、１１４及び加速度計１２０から発生した信号を更なる処理のために導くように形状づけられる。
【００１５】
[0027]図８は、ＩＭＵ１００の支持電子機器副組立体１０４を示す図である。図に示すように、支持電子機器副組立体１０４は、ジャイロスコープ１１０、１１２、１１４及び加速度計１２０をこれらの支持電子機器に有効に相互接続するために、コネクタ１３０、１３２、１３４（図７）と番い合うように形状づけられた３つのコネクタ１４０、１４２、１４４を有し、これについては、図９を参照して以下に説明する。
【００１６】
[0028]図９は、図７、８にそれぞれ示す副組立体１０２、１０４間の境界を示す、図６のＩＭＵのブロック線図１７０である。一層詳細には、ブロック線図１７０は、ジャイロスコープ及び加速度計副組立体１０２と支持電子機器副組立体１０４との間の機能的な境界を示す。[0029] 支持電子機器副組立体１０４は、外部の源からパワーを受け取り、受け取ったパワーを、ジャイロスコープ及び加速度計副組立体１０２並びに支持電子機器副組立体１０４の種々の素子の作動にとって必要なレベルに変換する電源１８０を有する。
【００１７】
[0030] 支持電子機器副組立体１０４は更に、ジャイロスコープ１１０、１１２、１１４及び加速度計１２０から出力を受け取ってこれを増幅するゲイン素子１８２、１８４を有する。次いで、ゲイン素子１８２、１８４の出力は、Ａ／Ｄコンバータ１８６内に入力される。次いで、Ａ／Ｄコンバータ１８６の出力は、処理装置１８８に提供され、この装置は、ジャイロスコープ１１０、１１２、１１４及び加速度計１２０が体験する慣性状態を表すデータを、外部の装置に出力するようにプログラムされる。
【００１８】
[0031]ここで説明したジャイロスコープ及び加速度計副組立体１０２は、３つの軸Ｘ、Ｙ、Ｚに関連する３つのジャイロスコープ１１０、１１２、１１４と、これまた３つの軸に関連する３つの加速度計１２０とを含む。これらのセンサ装置からの出力は、上述したようなそれぞれのゲイン素子１８２、１８４（例えば増幅器）へそれぞれ入力される。
【００１９】
[0032]支持電子機器副組立体１０４は、電源１８０、ゲイン素子１８２、１８４、Ａ／Ｄコンバータ１８６及び処理装置１８８を有するものとして示すが、当業者なら、多くの付加的な電子素子が支持電子機器副組立体１０４内で使用されること、及び、上述の各素子が多数の別個の電子素子を使用して製造されることを認識できよう。このような付加的な電子素子の典型的な例は上述した通りであり、このような例は限定と解釈すべきではない。
【００２０】
[0033]図１０は、図６−９のＩＭＵ１００に関連する改善された再作業プロセスを示すフローチャート２００である。特に、プロセスは、電子機器組立てプロセス２０２、機械的な組立てプロセス２０４及びセンサ組立てプロセス２０６を含む。ＩＭＵ一体化プロセス２０８は、ＩＭＵ１００の製造、特に、電子機器組立てプロセス２０２、機械的な組立てプロセス２０４及びセンサ組立てプロセス２０６に基づくジャイロスコープ及び加速度計副組立体１０２並びに支持電子機器副組立体１０４の製造を表すものである。ＩＭＵ一体化プロセス２０８は更に、完成したジャイロスコープ及び加速度計副組立体１０２並びに支持電子機器副組立体１０４からのＩＭＵ１００の製造を表す。ＩＭＵ環境プロセス２１０は、完成したＩＭＵ１００が作動中に曝される厳しい環境に対して耐えることができることを保証するために、遂行される。最後に、ＩＭＵ環境プロセス２１０の完了時に、ＩＭＵ１００は、ＩＭＵ容認プロセス（acceptance process）２１２を経て、車両内で使用するか又は他の応用に供することが容認される。
【００２１】
[0034]上述のＩＭＵ１０とは異なり、ＩＭＵ１０のような時間を消費し、高価なＩＭＵ較正プロセスはない。ジャイロスコープ及び加速度計が支持電子機器から分離されるので、支持電子機器が修理中に除去及び交換されるときに、これらの装置の乱れは存在しない。
【００２２】
[0035]上述の実施の形態の記載により説明したように、ＩＭＵ１００のような、センサ及び支持電子機器のための隔離されたハウジング部分を備えたＩＭＵは、少なくとも既知のＩＭＵに比べて、修理又は除去プロセスの後に、センサの較正のための多大な時間を排除するか又は減少させる。ハウジング部分が隔離されているので、支持電子機器副組立体の修理及び交換は、他の副組立体内のジャイロスコープ及び加速度計の方位及び較正に影響を及ぼさない。上述のように、センサ及び支持電子機器を混ぜ合わせたＩＭＵは、支持電子機器の一部の修理又は交換後にそのセンサを一層較正しなければならないようである。[0036]種々の特定の実施の形態について本発明を説明したが、当業者なら、特許請求の範囲の精神及び要旨内で本発明を修正できることを認識できよう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】組立てられた慣性測定ユニット（ＩＭＵ）を示す図である。
【図２】]図１のＩＭＵのジャイロスコープ、加速度計及び支持電子機器副組立体を示す図である。
【図３】図１のＩＭＵの電源副組立体を示す図である。
【図４】図２、３の副組立体間の境界を示す、図１のＩＭＵのブロック線図である。
【図５】図１のＩＭＵに関連する構築及び再作業プロセスを示すフローチャートである。
【図６】隔離されたセンサ及び支持電子機器副組立体を有する組立てられたＩＭＵを示す図である。
【図７】図６のＩＭＵのジャイロスコープ及び加速度計副組立体を示す図である。
【図８】図６のＩＭＵの支持電子機器副組立体を示す図である。
【図９】図７、８の副組立体の境界を示す、図６のＩＭＵのブロック線図である。
【図１０】図６のＩＭＵに関連する構築及び再作業プロセスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００２４】
１０：慣性測定ユニット、１２：ジャイロスコープ、加速度計及び支持電子機器副組立体、１４：電源副組立体、２４：コネクタ、６０：ジャイロスコープ、６２：加速度計、１００：ＩＭＵ（慣性測定ユニット）、１０２：ジャイロスコープ及び加速度計副組立体、１０４：支持電子機器副組立体、１１０、１１２、１１４：ジャイロスコープ、１２０：加速度計、１３０、１３２、１３４：コネクタ、１４０、１４２、１４４：コネクタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008014928.tif 000009
【図８】
2008014928.tif 000010
【図９】
2008014928.tif 000011
【図１０】
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【外国語明細書】
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