模块化、可扩展型MEMS惯性测量单元

摘要

本发明公开了一种模块化、可扩展型MEMS惯性测量单元，用于解决现有MEMS惯性测量单元实用性差的技术问题。技术方案是包括框架、敏感模块、计算机模块、垫柱、外壳和螺钉。所述的框架由底座和正方体支架构成，正方体支架的下边框与底座固连，正方体支架的四个侧框各固定四块敏感模块。正方体支架的底框固定一块敏感模块。正方体支架的顶框固定一块计算机模块。顶框与底框之间固定一块敏感模块，垂直方向的模块之间使用垫柱隔开，计算机模块通过螺钉与最上方垫柱的螺纹孔紧固。外壳上的接插件与计算机模块电气连接后固定在框架的底座上。本发明通过模块化设计，满足了MEMS器件可扩展的性能需求，而且结构简单、布局紧凑、标准化程度高。

说明书

技术领域

本发明涉及一种MEMS惯性测量单元，特别是涉及一种模块化、可扩展型MEMS 惯性测量单元。

背景技术

随着民用产品智能化、无人化、自主化的深入发展，对小型化、低成本惯性测量 组合的需求越来越大。采用MEMS惯性敏感器件集成而来的惯性测量单元在小型化和 低成本方面有着无可替代的优势。然而，传统的MEMS惯性测量组合采用的焊线形式 和印制板直立焊接的方式不但精度无法保证，而且高度定制化、可扩展性差、装配和 维修的难度大、可靠性差、不足以在高振动和冲击的环境下存活。

文献“申请公开号是CN104729505A的中国发明专利”公开了一种MEMS惯性测量 单元。该MEMS惯性测量单元在装配之前各印制板之间走线已经完成，同时采用胶粘 形式，减小了惯性测量单元体积。采用定位辅助工装，确保了陀螺和加速度计的定位 精度。该方案的问题在于：印制板直立焊接的电气连接方式和胶粘的结构连接形式不 够可靠，不足以适应高震动或冲击的恶劣环境。其次，该方案采用的定位辅助工装强 度不足，加工和安装难度大、成本高，精度难以保证，无法保证敏感轴的定位精度和 安装状态的稳定度。最重要的问题在于，该方案模块化程度低，可扩展性差，只能适 配特定厂家和规格的MEMS敏感元件。

发明内容

为了克服现有MEMS惯性测量单元实用性差的不足，本发明提供一种模块化、 可扩展型MEMS惯性测量单元。该MEMS惯性测量单元包括框架、敏感模块、计算 机模块、垫柱、外壳和螺钉。所述的框架由底座和正方体支架构成，正方体支架的下 边框与底座固连，正方体支架的四个侧框通过螺钉和相应的安装孔各固定四块敏感模 块。正方体支架的底框固定一块敏感模块。正方体支架的顶框固定一块计算机模块。 平行于顶框上的计算机模块和底框上的敏感模块之间固定一块敏感模块，底框上的敏 感模块与中间的敏感模块、中间的敏感模块与顶框上的计算机模块之间使用垫柱隔 开，计算机模块通过螺钉与最上方垫柱的螺纹孔进行紧固。外壳上的接插件与计算机 模块电气连接后固定在框架的底座上。本发明通过模块化设计，满足了MEMS器件 可扩展的性能需求，而且结构简单、布局紧凑、标准化程度高，安装和配置的灵活性 和互换性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种模块化、可扩展型MEMS惯性 测量单元，其特点是包括框架1、敏感模块2、计算机模块3、垫柱4、外壳5和螺钉 6。所述的框架1由底座和正方体支架构成，正方体支架的下边框与底座固连，正方体 支架用于固定敏感模块2和计算机模块3。正方体支架的四个侧框通过螺钉6和相应 的安装孔7各固定四块敏感模块2。正方体支架的底框通过螺钉6和相应的安装孔7 固定一块敏感模块2。正方体支架的顶框通过螺钉6和相应的安装孔7固定一块计算 机模块3。正方体支架的顶框和底框之间，平行于顶框上的计算机模块3和底框上的 敏感模块2之间固定一块敏感模块2，底框上的敏感模块2与中间的敏感模块2、中间 的敏感模块2与顶框上的计算机模块3之间使用垫柱4隔开，垫柱4位于敏感模块2 和计算机模块3的四个角，计算机模块3通过螺钉6与最上方垫柱4的螺纹孔进行紧 固。外壳5上的接插件与计算机模块3电气连接后固定在框架1的底座上。

所述垫柱4下端为螺纹，上端为螺纹孔，垫柱4下端的螺纹与上端的螺纹孔螺纹 配合。垫柱4上端的螺纹孔大小与螺钉6螺纹配合。垫柱4之间能够进行级联式堆叠 安装，最上层采用螺钉6进行紧固。

本发明的有益效果是：该MEMS惯性测量单元包括框架、敏感模块、计算机模 块、垫柱、外壳和螺钉。所述的框架由底座和正方体支架构成，正方体支架的下边 框与底座固连，正方体支架的四个侧框通过螺钉和相应的安装孔各固定四块敏感模 块。正方体支架的底框固定一块敏感模块。正方体支架的顶框固定一块计算机模块。 平行于顶框上的计算机模块和底框上的敏感模块之间固定一块敏感模块，底框上的 敏感模块与中间的敏感模块、中间的敏感模块与顶框上的计算机模块之间使用垫柱 隔开，计算机模块通过螺钉与最上方垫柱的螺纹孔进行紧固。外壳上的接插件与计 算机模块电气连接后固定在框架的底座上。本发明通过模块化设计，满足了MEMS 器件可扩展的性能需求，而且结构简单、布局紧凑、标准化程度高，安装和配置的 灵活性和互换性好。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本发明模块化、可扩展型MEMS惯性测量单元的装配图。

图2是图1装配后的效果图。

图3是图1中框架的结构示意图。

图4是图1中敏感模块和计算机模块的位置示意图。

图中，1-框架；2-敏感模块；3-计算机模块；4-垫柱；5-外壳；6-螺钉；7-安装孔。

具体实施方式

参照图1-4。本发明模块化、可扩展型MEMS惯性测量单元包括框架1、敏感模 块2、计算机模块3、垫柱4、外壳5和螺钉6。

所述的框架1由底座和正方体支架构成，正方体支架的下边框与底座固连，正方 体支架用于固定敏感模块2和计算机模块3。正方体支架的四个侧框通过螺钉6和相 应的安装孔7各固定四块敏感模块2。正方体支架的底框通过螺钉6和相应的安装孔7 固定一块敏感模块2。正方体支架的顶框通过螺钉6和相应的安装孔7固定一块计算 机模块3。正方体支架的顶框和底框之间，平行于顶框上的计算机模块3和底框上的 敏感模块2之间固定一块敏感模块2，底框上的敏感模块2与中间的敏感模块2、中间 的敏感模块2与顶框上的计算机模块3之间使用垫柱4隔开，垫柱4位于敏感模块2 和计算机模块3的四个角，计算机模块3通过螺钉6与最上方垫柱4的螺纹孔进行紧 固。外壳5上的接插件与计算机模块3电气连接后固定在框架1的底座上。

所述垫柱4下端为螺纹，上端为螺纹孔，垫柱4下端的螺纹与上端的螺纹孔螺 纹配合。垫柱4上端的螺纹孔大小与螺钉6螺纹配合。垫柱4之间能够进行级联式堆 叠安装，最上层采用螺钉6进行紧固。

本发明体积小、结构简单、布局紧凑、零部件数量少、标准化程度高、安装和配 置的灵活性和互换性好。完全满足模块化、可扩展的性能需求。