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世界上第一个六轴MEMS运动传感处理方案  2009-05-30 14:58


图一、InvenSense六轴MEMS运动处理方案:Z轴陀螺仪(ISZ)、双轴陀螺仪(IDG)和三轴加速度计(IME-3000)。

InvenSense公司在2009年5月27日发布了针对游戏和三维遥控器市场的第一个六轴运动处理方案。InvenSense是消费电子市场MEMS传感器的主要供应商。

这个六轴控制方案包含了公司的第一个Z轴MEMS陀螺仪(ISZ)和新近发布的三轴MEMS加速度计(IME-3000),并结合它的双轴侧滚翻陀螺仪(IDG)。它是世界上第一个基于MEMS的六轴运动处理方案,为消费电子市场提供了最小、最可靠的惯性测量元件。它由两个4x5x1.2毫米封装好的陀螺仪和一个3x3x0.9毫米的加速度计组成,等价于7x7毫米的管脚,能承受一万个重力加速度的冲击。游戏控制器和三维音频/视频遥控器厂商现在可以很容易地集成出一个优化的六轴运动传感器平台。(图一)

在竞争剧烈的游戏和三维遥控市场,对更直观的基于动感的用户界面之需求不断增加。现在的运动传感器技术,因为在任天堂Wii和苹果iPhone上的成功而普及,主要基于三轴加速度计,它提供了基本的倾斜、横竖方向以及直线运动等的跟踪。六轴运动处理方案通过陀螺仪增加了三轴转动信息,结合原有的通过加速度计获得的三轴直线运动数据,提供了高精度的三维运动跟踪,传感所有运动,包含对姿态的认定。例如,Wii的MotionPlus附件能很准确地跟踪玩游戏的人的动作,甚至手腕轻轻拧一下或者身体稍稍转一下都可以被准确地复制在电视机屏幕。用一个手轻轻地对数字电视机的遥控器做动作比如甩、抖、转、刺等就可以很快地选择或者滚动菜单,找到电视节目、电影、音乐和购物等,无需去摁许多不同的按钮。


今天,只有很少的尖端公司已经能够把五轴或者六轴运动功能集成到他们的手持设备,比如Logitech’s Mx的空气鼠标和任天堂Wii的MotionPlus附件上。主要的挑战是缺乏合适的消费电子层级的陀螺仪以及集成不同传感器技术所带来的设计上的复杂性,这些不同技术有多种来源,混合了不同的规格和相容性。有了InvenSense的六轴方案,制造商可以从单一技术来的最先进的、集成最紧密地运动处理技术。

“我们的客户现在可以转向单一供应商,调整他们的运动处理规格到他们的特定需求,获得便于整合和加快上市时间的优势”,Invensense公司创建人、CEO施蒂文-纳西里说,“建立六轴运动处理方案是挑战,在我们的业界很少已经开展,还没有人做成。我们将继续开发更高层次的集成。”

利用其申请了专利的、大批量生产(月供数百万片)的纳西里加工技术平台——通过晶圆片尺度上的粘合把MEMS晶圆片跟CMOS电路晶圆片集成在一起,InvenSense在提供高性能、低噪音和便宜的半导体元件的同时,不断地缩小MEMS陀螺仪和加速度计的封装尺寸,从而把系统的管脚范围缩到最小。

单轴和双轴陀螺仪系列测量的最大范围(最快角速度)是±2000度/秒,跟踪针对游戏控制台和基于PC的游戏控制器的物理运动之最大动态范围。针对三维遥控器,理想的范围是±500度/秒。IME-3000包含了三个高精度的模拟-数字转换器,把单轴和双轴陀螺仪的信号转换成数字,最后把六轴信息通过I2C或者SPI界面输出。(曹志良


图二、InvenSense六轴MEMS运动处理方案示意图。
类别:技术介绍 |
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