JP4909253B2 - センサモジュールの検査方法、及び、センサモジュール検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両などに搭載されてその加速度を検出するセンサモジュールの検査方法に関する。

従来より、一つの軸（以下、検出軸という）方向の加速度を検出する加速度センサ（以下、Ｇセンサという）は、車両に搭載されて、その車両の前後方向の加速度を車両制御装置に供給することにより車両のナビゲーション機能やＡＢＳ機能を実現するためのセンサとして利用されている。

また、このようなＧセンサの検出精度を保証するために、地球の重力加速度Ｇ１を用いて、Ｇセンサの特性を検査する方法（以下、センサ検査方法という）が知られている（例えば、特許文献１参照）。即ち、水準器により充分な水平度が確保された基準面上に、検出軸が垂直となるようにＧセンサを設置して出力電圧を測定し、次にこの状態からＧセンサを９０°回転させて同様に出力電圧を測定する方法である。
特開平３−２１６５５７号公報

しかし、従来のセンサ検査方法では、Ｇセンサが基準面に設置された状態で、基準面に直交する軸を、地球の重力加速度Ｇ１の方向に精密に合わせなければならない、即ち、軸合わせの工程が必要になるため、検査に時間と手間がかかるという問題があった。

ところで、近年では、車両に装備される機能の増加（例えば、横滑り抑制機能やオートクルーズ機能など）に伴い、車両の前後方向を検出軸として加速度を検出するＧセンサ（以下、前後Ｇセンサという）に加えて、車両の左右方向を検出軸として加速度を検出するＧセンサ（以下、左右Ｇセンサという）や、車両の上下方向を検出軸としてその検出軸回りの角速度を検出するヨーセンサ等が用いられている。

また、車両の製造過程において組み立て時間を短縮させ、なお且つ、組み立て工程での不良件数を減少させるために、各種車両機能を実現させるための電子部品や複数のセンサなどをパッケージとして一体化させた所謂モジュール化が進められている。

このため、最終的には、複数のセンサなどがパッケージとして組み込まれたもの（以下、センサモジュールという）の状態で個々のセンサを測定して、センサモジュール自体を検査する必要に迫られている。

しかし、従来のセンサ検査方法では、このようなセンサの所謂モジュール化に対応するために、パッケージの大型化（重量化）に検査装置の大きさも対応させる必要があり、重量化した検査装置の基準面の軸合わせの工程を、重量化したセンサモジュールを設置した状態で精密に行わなければならないため、検査に時間と手間がさらにかかるという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するために、精密な軸合わせの工程を必要とせずに、簡易に個々のセンサの特性を測定することができるセンサモジュールの検査方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされたセンサモジュール検査装置は、互いに直交する二つ又は三つの検出軸方向の加速度を検出するセンサ（即ち、加速度センサ）を少なくとも一つ備えたセンサモジュールを検査するために用いられる。

具体的には、保持部が、センサモジュールを内包する筐体の一つの外面（以下、筐体側基準面という）を、予め設定された基準面（以下、装置側基準面という）に当接させた状態に筐体を保持し、駆動部が、この保持部を立体的に移動させるための動作を行う複数のモータを有する。なお、駆動部は、筐体側基準面および装置側基準面に直交する軸が地球の重力加速度Ｇ１の方向に一致させるように移動させる必要はなく、ランダムに移動させればよい。

また、保持部には、装置側基準面に対して被保持センサのあるべき検出軸（以下、基準軸という）と検出軸が一致するように被保持センサの種類に対応して同じ数だけ保持部と一体に設置されたセンサ（以下、基準センサという）が設けられている。つまり、被保持センサと基準センサとの検出軸が装置側基準面に対して一致した状態であれば、被保持センサの検出軸が筐体側基準面に対してあるべき方向を向いていることになる。

ここで、第一取得手段が、筐体側基準面が装置側基準面に当接された状態で保持部により保持されたセンサモジュール（以下、被保持モジュールという）に備えられているセンサ（以下、被保持センサという）からの出力を取得し、第二取得手段が、基準センサからの出力を取得する。

このように構成されたセンサモジュール検査装置では、センサモジュールを保持して立体的（ランダム）に移動させると、基準センサが被保持センサと同じ動作による移動を行い、被保持センサからの出力と基準センサからの出力とが同時に得られ、両者の出力の相対的な比較によって、センサモジュールの検査を行うことが可能となる。

したがって、本発明のセンサモジュール検査装置によれば、従来の検査装置とは異なり、装置側基準面に直交する軸を地球の重力加速度Ｇ１の方向に絶対的に合わせる軸合わせを行う必要がなく、簡易にセンサモジュールを検査することができる。

また、第一のセンサモジュールの検査方法としては、上述のセンサモジュール検査装置を用いて、まず、装置側基準面に筐体側基準面が当接するように保持部に筐体を保持させる工程（保持工程）を行う。

そして、保持工程後に、複数のモータを動作させることによって駆動部に保持部を立体的に移動させて、第一取得手段を介して被保持センサからの出力を取得すると共に、第二取得手段を介してマスタセンサからの出力を取得する工程（出力取得工程）を行う。

最後に、出力取得工程により同時に取得した被保持センサからの出力とマスタセンサからの出力との出力差が、予め設定された閾値以内であるか否かによって、被保持モジュールの合否を判定する工程（判定工程）を行えばよい。

或いは、本発明のセンサモジュールの検査方法として、請求項１に記載のように、本発明のセンサモジュール検査装置を簡略化したものを用いて行うようにしてもよい。
つまり、基準センサを保持部と一体に設ける代わりに、検査の対象となるセンサモジュール（以下、被検査モジュールという）に備えられているセンサ（以下、被測定センサという）の検出軸が筐体側基準面に対してあるべき方向（以下、基準方向という）と一致するように被測定センサの数と同じだけ筐体に内設されたセンサ（以下、マスタセンサという）を用いて行う方法である。なお、マスタセンサとしては、例えば第一のセンサモジュールの検査方法によって検査に合格（パス）した被保持モジュール（センサモジュール）に備えられているセンサを採用すればよい。

具体的には、保持部および駆動部と、出力取得手段とを備えるセンサモジュール検査装置を用いて、まず、マスタ筐体の外面のうち筐体側基準面に対応するマスタ筐体側基準面が装置側基準面に当接するように、マスタセンサが内包されたマスタ筐体を保持部に保持させる工程（第一保持工程）を行う。但し、出力取得手段とは、筐体側基準面が装置側基準面に当接された状態で保持部により保持された被測定センサからの出力を取得する手段をいう。

次に、第一保持工程後に、駆動部に保持部を予め規定された複数のモータの駆動動作によって立体的に移動させ、出力取得手段を介して取得したマスタセンサからの出力を記憶する工程（記憶工程）を行う。

そして、筐体側基準面が装置側基準面に当接するように、被測定センサモジュールが内包された筐体を保持部に保持させる工程（第二保持工程）を行い、第二保持工程後に、駆動部に保持部を駆動動作によって立体的に移動させ、出力取得手段を介して被測定センサからの出力を取得する工程（出力取得工程）を行う。

最後に、出力取得工程で取得した被測定センサ（被保持センサ）からの出力と、記憶工程で記憶しておいたマスタセンサからの出力との出力差が、予め設定された閾値以内であるか否かによって、被検査モジュールの合否を判定する工程（判定工程）を行えばよい。

つまり、第一のセンサモジュールの検査方法の場合では、基準センサが保持部と一体に設置されているため、被保持センサからの出力と基準センサからの出力とが同時に得られ、基準センサからの出力を記憶せずに済ませることができる。一方、本発明のセンサモジュールの検査方法の場合では、基準センサを保持部に設ける必要がなく、検査装置の構成を簡略化させることができる。

以下に、本発明の実施形態の参考となる実施形態を図面と共に説明する。
＜センサモジュール＞
図１は、センサモジュール検査装置の検査対象となるセンサモジュールの斜視図である。

図１に示すように、センサモジュール１０は、直方体の筐体１６の内部に収納され、筐体１６の外面に直交すると共に互いに直交する三つの軸（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）を検出軸として、Ｘ軸方向の加速度を検出する加速度センサ（以下、第一Ｇセンサという）１１と、Ｙ軸方向の加速度を検出する加速度センサ（以下、第二Ｇセンサという）１２と、Ｚ軸回りの角速度を検出するヨーセンサ１３と、各センサ１１〜１３や車輪速センサ（図示せず）等から入力される検出信号に基づいて、例えば車両制動時及び車両加速時の車輪スリップを抑制するための周知のＡＢＳ制御処理を実行する車両制御装置（ＥＣＵ）１４と、センサ１１〜１３の検出信号およびＥＣＵ１４の制御指令を外部に出力（送信）するための筐体側コネクタ部１５とを備えている。また、これらのセンサ１１〜１３，ＥＣＵ１４，筐体側コネクタ部１５がＥＣＵ基板１７上に設置されている。

なお、本実施形態では、筐体１６の外面のうち、Ｚ軸に直交する面のいずれかを筐体側基準面１６ａとする。つまり、センサモジュール１０は、例えば水準器により充分な水平度が確保された車両側設置面に筐体側基準面１６ａを取り付けて使用される。

＜装置構成＞
次に、図２（ａ）は、本発明が適用されたセンサモジュール検査装置の構成を示すブロック図、図２（ｂ）は、当該装置を模式的に表して各構成要素の配置を示す模式図である。なお、センサモジュール検査装置１は、センサモジュール１０の検査を行うための装置であり、本実施形態では、センサモジュール１０の生産ラインに設けられている。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、センサモジュール検査装置１は、筐体１６を保持する保持部２と、保持部２に保持された筐体１６の筐体側コネクタ部１５とを接合することにより筐体側コネクタ部１５を介してセンサ１１〜１３と接続するための装置側コネクタ部３と、保持部２を立体的に移動させる駆動部４と、外部からの操作指令を入力する操作部５と、センサ１１〜１３の種類に対応して同じ数（本実施形態では３つ）だけ保持部２と一体に設置された基準センサ群６と、各部等１〜６の入力に応じて保持部２及び駆動部４を制御する制御部７とを備えている。

このうち、保持部２は、筐体１６の筐体側基準面１６ａに当接可能な基準面（以下、装置側基準面という）２ａと、この装置側基準面２ａに直交かつ互いに対向する二つ（一対）のチャック面２ｂとを有するコの字型に形成されている。また、保持部２は、一対のチャック面２ｂが互いに対向する方向へ摺動可能に構成されており、筐体１６を一対のチャック面２ｂで両側から挟むことによって、筐体１６を保持する。

なお、装置側基準面２ａおよび一対のチャック面２ｂには、筐体１６の外面が当接された状態を検知するための検知器２ｃが設けられ、一対のチャック面２ｂの一方には、装置側コネクタ部３が配置されている。

駆動部４には、装置側基準面２ａに直交する軸に対して保持部２を回転させたり、保持部２を水平方向および垂直方向に移動させたりするための複数のモータ及びアクチュエータが設けられており、これらのモータ及びアクチュエータが複合的に動作することにより保持部２を立体的に移動させる。

基準センサ群６は、第一Ｇセンサ１１の基準軸（Ｘ軸）と検出軸が一致した加速度センサ（以下、第一基準センサという）６ａと、第二Ｇセンサ１２の基準軸（Ｙ軸）と検出軸が一致した加速度センサ（以下、第二基準センサという）６ｂと、ヨーセンサ１３の基準軸（Ｚ軸）と検出軸が一致したヨーセンサ（以下、第三基準センサという）６ｃとを備えている。

ここで、センサモジュール１０の各センサ１１〜１３の基準軸とは、筐体側基準面１６ａに対してあるべき方向を向いている検出軸のことを言う。つまり、各基準センサ６ａ〜６ｃは、このセンサモジュール１０を、筐体側基準面１６ａが装置側基準面２ａに当接された状態で保持部２に保持させた場合に、基準センサ６ａ〜６ｃの検出軸がセンサ１１〜１３の基準軸と一致するように予め較正されて設置されている。

制御部７は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ及びこれらの構成要素を接続するバスライン等からなる周知のマイクロコンピュータを中心に構成されている。このうち、ＲＯＭには、駆動部４の予め規定された駆動動作で駆動させるための駆動プログラムや、以下で説明するセンサモジュール検査処理を実行するための中心となるメインプログラムが格納されている。そして、ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されたこれらのプログラムに基づいて、以下で説明するセンサモジュール検査処理を実行する。

＜センサモジュール検査処理＞
ここで、制御部７が実行するセンサモジュール検査処理を、図３に示すフローチャートに沿って詳しく説明する。なお、本処理は、操作部５を介して本処理を開始するための操作指令が入力されたことを検知すると起動され、本処理を終了するための操作指令が入力されるまで繰り返し実行される。

まず、本処理が開始されると、Ｓ１１０では、センサモジュール１０が保持部２に適切に取り付けられたか否かを判断し、肯定判断した場合にはＳ１２０に進み、否定判断した場合にはそのまま待機する。

なお、センサモジュール１０を保持部２に取り付ける工程は、生産ラインに設けられた他の駆動装置を用いて筐体側基準面１６ａが装置側基準面２ａに当接するように筐体１６を保持部２に設置し、保持部２に設けられた一対のチャック面２ｂを互いに対向する方向へ摺動させて筐体１６を挟むことによって行われる。

また、保持部２に設けられた検知器２ｃからの入力に基づいて、筐体１６の外面（筐体側基準面１６ａを含む）が装置側基準面２ａ及び一対のチャック面２ｂに当接された状態であり、装置側コネクタ部３からの入力に基づいて、筐体側コネクタ部１５が装置側コネクタ部３に接合された状態であることが確認されると、センサモジュール１０が保持部２に適切に取り付けられたものと判定する。

Ｓ１２０では、ＲＯＭに記憶されている駆動プログラムを読み出し、この駆動プログラムに従って、駆動部４に保持部２を立体的に移動させる。
続くＳ１３０では、各基準センサ６ａ〜６ｃからの出力電圧の測定と、保持部２に保持されているセンサモジュール１０の筐体側コネクタ部１５から装置側コネクタ部３を介して、各センサ１１〜１３からの出力電圧の測定を開始し、この測定により得られた両者の出力電圧のデータ（以下、測定データという）を順次ＲＡＭに記憶する。

続くＳ１３５では、Ｓ１３０で得られた各基準センサ６ａ〜６ｃと各センサ１１〜１３との測定データの差（以下、測定誤差という）を順次算出し、Ｓ１４０に進む。
Ｓ１４０では、Ｓ１３５で算出した測定誤差を、予め設定された測定時間監視すると共に、この測定時間内に予め設定された閾値を超える測定誤差を検出したか否かを判断し、肯定判断した場合にはＳ１５０に進み、否定判断した場合にはＳ１６０に進む。

Ｓ１５０では、Ｓ１４０で閾値を超える測定誤差を検出した時点で、各基準センサ６ａ〜６ｃ及びセンサ１１〜１３からの出力電圧の測定と、駆動プログラムとを終了し、検査の対象となったセンサモジュール１０が検査にパスしなかったものとして、このセンサモジュール１０を、生産ライン外の決められた場所に駆動部４を介して移動させて、本処理を終了する。

一方、Ｓ１４０で測定時間内に閾値を超える測定誤差を検出しなかった場合に進むＳ１６０では、検査の対象となったセンサモジュール１０が検査にパスしたものとして、このセンサモジュール１０を、生産ライン内の決められた場所に駆動部４を介して移動させて、本処理を終了する。

なお、Ｓ１５０及びＳ１６０でセンサモジュール１０が決められた場所に移動されると、保持部２に設けられた一対のチャック面２ｂを摺動させてセンサモジュール１０を取り外せる状態にする。

＜本実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態のセンサモジュール検査装置１では、各基準センサ６ａ〜６ｃが、保持部２の装置側基準面２ａ及びチャック面２ｂのそれぞれに対して直交する軸（基準軸）と一致する検出軸を有した状態で保持部２と一体に設置され、駆動部４が保持部２を立体的に移動させている間に、センサモジュール１０の各センサ１１〜１３及び各基準センサ６ａ〜６ｃからの出力電圧を測定している。

このため、本実施形態のセンサモジュール検査装置１では、筐体側基準面１６ａが装置側基準面２ａに当接された状態で保持部２に保持されたセンサモジュール１０の各センサ１１〜１３からの出力電圧と、基準センサ群６の各基準センサ６ａ〜６ｃからの出力電圧とが同時に得られることになる。

したがって、本実施形態のセンサモジュール検査装置１によれば、センサモジュール１０及び基準センサ群６から得られた出力電圧の差を順次比較することにより、装置側基準面２ａに直交する軸を地球の重力加速度Ｇ１の方向に絶対的に合わせる軸合わせの工程を経ることなく、複数のセンサ１１〜１３からなるセンサモジュール１０を簡易に検査することができる。

さらに言えば、センサモジュール検査装置１では、各基準センサ６ａ〜６ｃからの出力電圧と、センサモジュール１０の各センサ１１〜１３からの出力電圧との出力電圧差（測定誤差）が閾値内であるか否かによって、センサモジュール１０の検査の合否を判定し、この判定結果に基づいて、検査の対象となったセンサモジュール１０を生産ライン内または生産ライン外に移動させている。

したがって、センサモジュール検査装置１によれば、センサモジュール１０の検査の判定を行うと共に、検査にパスしたものとパスしなかったものを自動的に振り分けるため、センサモジュール１０の検査に費やす時間と手間をさらに省くことができ、ひいてはセンサモジュール１０の生産効率を向上させることができる。

［本発明の実施形態］
以上、本発明の実施形態の参考となる実施形態について説明したが、本発明は以下のように実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では、検査の対象となるセンサモジュール１０のセンサ１１〜１５からの出力電圧（検査対象の出力）を、保持部２と一体に設置された各基準センサ６ａ〜６ｃからの出力電圧と比較することにより、センサモジュール１０を検査する方法を示しているが、これに限定されるものではない。

具体的には、例えば別の手法で、筐体側基準面１６ａに対して直交するように検出軸が較正された（又は、筐体１６の外面に直交すると共に互いに直交するように複数の検出軸が較正された）センサモジュール１０をマスタモジュールとして、マスタモジュールに備えられているセンサ（マスタセンサ）からの出力電圧と、検査対象の出力を比較しても構わない。

詳しくは、駆動プログラムに従って保持部２を同じ駆動動作によって移動させることを前提とし、センサモジュール１０の各センサ１１〜１３からの出力電圧の測定と同様にして、初回の測定で得られたマスタモジュールの各マスタセンサからの出力電圧（測定データ）をメモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）に記憶させておけばよい。そして、次回以降の測定で得られた検査対象となる各センサ１１〜１５からの出力電圧（測定データ）と、メモリに記憶されている各マスタセンサの測定データとの差（測定誤差）が、閾値の範囲内であるか否かにより検査判断を行えばよい。

この場合、センサモジュール検査装置１の装置構成から基準センサ群６（基準センサ６ａ〜６ｃ）を省略することができる。
また、上記実施形態では、センサモジュール１０が二軸のＧセンサと一軸のヨーセンサで構成されているが、これに限らず、センサモジュール１０に備えられるセンサの種類（Ｇセンサ又はヨーセンサ）と検出軸の数（一軸〜三軸）との組合せのバリエーションが考えられる。そして、センサモジュール検査装置１が、これらのバリエーションに対応した基準センサを備えるようにすればよい。或いは、これらの組合せに対応したマスタセンサを備えるマスタモジュールを用いた方法を採用すればよい。

さらに言えば、上記実施形態では、センサモジュール検査装置１によって、センサモジュール１０の合否の判定を行っているが、図４に示すような測定結果を表示または印刷し、検査者に判定させるようにしても構わない。

なお、上記実施形態では、筐体１６が直方体であるが、これに限らず、装置側基準面２ａ及び一対のチャック面２ｂに当接可能な面を有する形状であればよい。

本発明が適用されたセンサモジュール検査装置の検査対象となるセンサモジュールの斜視図。 本発明が適用されたセンサモジュール検査装置の構成を示すブロック図および模式図。 制御部７が実行するセンサモジュール検査処理の詳細を示すフローチャート。 センサ１１〜１３及び基準センサ６ａ〜６ｃの出力結果の一例を示す計測グラフ。

符号の説明

１…センサモジュール検査装置、２…保持部、２ａ…装置側基準面、２ｂ…チャック面、２ｃ…検知器、３…装置側コネクタ部、４…駆動部、５…操作部、６…基準センサ群、７…制御部、１０…センサモジュール、１１…第一Ｇセンサ、１２…第二Ｇセンサ、１３…ヨーセンサ、１４…ＥＣＵ、１５…筐体側コネクタ部、１６…筐体、１６ａ…筐体側基準面、１７…ＥＣＵ基板。

Claims (1)

1. 互いに直交する二つ又は三つの検出軸方向の加速度を検出するセンサを少なくとも一つ備えたセンサモジュールを内包する筐体の一つの外面を筐体側基準面として、該筐体側基準面を、予め設定された装置側基準面に当接させた状態に該筐体を保持する保持部と、該保持部を立体的に移動させるための動作を行う複数のモータを有する駆動部と、検査の対象となるセンサモジュールを被検査モジュール、被検査モジュールに備えられている前記センサを被測定センサとして、前記筐体側基準面が前記装置側基準面に当接された状態で前記保持部により保持された前記被測定センサからの出力を取得する出力取得手段とを備えたセンサモジュール検査装置を用いるセンサモジュールの検査方法であって、
   前記センサ、前記センサモジュール、前記筐体とそれぞれ同一構造であり、相互の配置関係が同一であり、全体構造も同一であるマスタセンサ、マスタセンサモジュール、マスタ筐体であって、前記マスタ筐体の外面のうち前記筐体側基準面に対応する外面をマスタ筐体側基準面として、
   前記マスタ筐体側基準面が前記装置側基準面に当接するように、前記マスタセンサモジュールが内包された前記マスタ筐体を前記保持部に保持させる第一保持工程と、
   前記第一保持工程後に、前記駆動部に前記保持部を予め規定された前記複数のモータの駆動動作によって立体的に移動させ、前記出力取得手段を介して取得した前記マスタセンサからの出力を記憶する記憶工程と、
   前記筐体側基準面が前記装置側基準面に当接するように、前記被測定センサモジュールが内包された前記筐体を前記保持部に保持させる第二保持工程と、
   前記第二保持工程後に、前記駆動部に前記保持部を前記駆動動作と同じ駆動動作によって立体的に移動させ、前記出力取得手段を介して前記被測定センサからの出力を取得する出力取得工程と、
   前記出力取得工程で取得した前記被測定センサからの出力と、前記記憶工程で記憶した前記マスタセンサからの出力との出力差が、予め設定された閾値以内であるか否かによって、前記被検査モジュールの合否を判定する判定工程と、
   を備えることを特徴とするセンサモジュールの検査方法。

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