CN104101373A - 校准包含传感器的器件的方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及校准包含了一个或多个传感器的器件的方法及设备。用于校准包含传感器的器件(100,200,372,650,900,1000)的系统(300)的实施例包括板支撑结构(354,630)、一个或多个电机(356,620)、电机控制模块(320)和校准控制模块(318)。板支撑结构将校准板(370,400,640)保持在相对于板支撑结构的固定位置。电机绕(808)固定坐标系的一个或多个轴旋转板支撑结构。电机控制模块将电机控制信号发送(808)到电机以使电机通过相对于固定坐标系的一系列取向移动板支撑结构。校准控制模块通过通信结构(330)将信号发送(810)到被装载到校准板的多个插座内(420)的包含传感器的器件。当板支撑结构处于或移向系列取向的每个取向时，信号使包含传感器的器件生成(812)传感器数据。

Description

校准包含传感器的器件的方法及设备

技术领域

本发明描述的主题的实施例通常涉及校准包含一个或多个传感器的器件的方法及设备。

背景技术

加速计正在被纳入不断扩大的各种电子系统中。例如，MEMS（微机电系统）加速计目前常用于汽车系统和消费电子以及工业电子产品。

在制作MEMS加速计之后，校准处理通常是在工厂中执行的以确定每个加速计传感轴的修整调整值(trim adjustment)。修整调整值可以随后被存储在器件内的存储器中，其中加速计被最终合并在所述器件内。

校准加速计的常规方法往往要么是使用昂贵的器件处理和校准设备，要么以低水平的自动化度和/或并行度(parallelism)（例如，只有单一的器件或少量的器件可以同时被校准）来执行校准。高昂的设备费用和/或自动化和/或并行度中的缺陷不利地影响了加速计的制作成本。加速器制造商通过以较低的利润提供产品和/或通过将其相对较高的制作成本包含在他们的产品定价中，而被迫承担费用，从而潜在地使得其产品在市场上有较小的竞争力。

附图说明

在结合以下附图考虑的同时，通过参考详细说明书和权利要求，对本发明主题会有更加全面的理解，其中附图中相似的参考符号指示相似的元件。

图1根据示例实施例，是包含传感器的器件的外形图;

图2根据示例实施例，是包括了多个传感器的器件的简化方框图;

图3根据示例实施例，是器件校准系统的简化方框图；

图4根据示例实施例，是校准板的顶视图，其中多个包含传感器的器件被安装在所述校准板的插座内；

图5根据示例实施例，是用于制作和校准多个包含传感器的器件的方法的流程图；

图6根据示例实施例，是包括了以相对于固定坐标系的第一取向（oritantion）而取向的板支撑结构的器件处理系统的外形图；

图7根据示例实施例，是图6的器件处理系统的外形图，其中板支撑结构以相对于所述固定坐标系的第二取向而取向；

图8根据示例实施例，是用于校准多个包含传感器的器件的方法的流程图；

图9根据示例实施例，说明了通过其系统可以将包含传感器器件关于固定坐标系放置的预定序列取向的例子；而且

图10根据另一个示例实施例，说明了通过其系统可以将包含传感器器件关于固定坐标系放置的预定序列取向的例子。

具体实施方式

下面的详细描述本质上仅仅是说明性的，并不旨在限定本发明主题的实施例或这些实施例的应用或使用。正如本发明所使用的，词语“示例的”指“充当例子、实例或说明”。本发明中所描述的任何作为“示例的”或者“例示”的实施方式或者实施例不必被解释为比其它实施或实施例优先或有利。此外，不旨在被前述技术领域、背景技术、或以下详细描述中的任何明示或暗示的理论所限定。

本发明描述的主题的实施例包括用于校准（或“修整”）包含了一个或多个传感器的器件（“包含传感器的器件(transducer-includingdevice)”），更具体地说是包含了一个或多个被配置以感测重力、运动（例如，加速、旋转）、电磁场强度、压力等等的传感器(sensor)的器件的方法及设备。例如，本发明讨论的校准方法和设备的各种实施例可以结合具有一个或多个加速计、陀螺仪、磁强计（或“磁性传感器”）、压力传感器和/或其它类型传感器的任意组合的器件。实施例更具体地说涉及包含在封装器件内的校准传感器，其中所述传感器产生表示相对于一个或多个器件固定轴或表面的各种加速度、力和/或场的大小的电信号。可使用各种校准方法和设备被校准的封装器件的例子结合图1在下面进行讨论。

更具体地说，图1根据示例实施例，是包含传感器的器件100的外形图。器件100包括封装在封装体内的各种内部电气组件（例如，传感器和其它组件）。例如，正如将要结合图2更详细讨论的，器件100可以包括一个或多个加速计（例如，图2的加速计212-214）、陀螺仪（例如，图2的陀螺仪222-224）、磁强计（例如，图2的磁强计232-234）、压力传感器和/或其它类型传感器的任意组合。

封装体由顶面102、底面104和侧面106来定义。暴露在封装体外部的导电触点108有助于内部电气组件和外部电气系统（图1未显示）之间的通信。例如，触点108提供了内部电气组件和外部电气系统之间的各种信号和电压参考（例如，电源和接地）的通信。图1所示的触点108基本上与封装体的侧面106齐平，因而器件100可以被认为是“无引线”封装。然而，各种实施例也可以通过使用带有突出引线的封装（即，带有引线芯片载体的封装）、带有触点阵列的封装（例如，球栅阵列（BGA）封装、针栅阵列（PGA）封装等等）被实施。此外，虽然触点108被显示为暴露在器件100的侧面106，各种实施例也可以使用具有暴露在任何表面（例如，所有四个侧面106、只有两个侧面106、顶面102和/或底面104）上的触点的封装被实施。最终，器件可以有比图1的示例器件100显示的更多或更少的触点108。

根据各种实施例，器件100中的传感器可以被配置以产生表示相对于一个或多个器件固定轴（例如方便起见分别任意地标记为“x”、“y”和“z”的正交器件固定轴110、112和114）的各种加速度、力、场和/或旋转速度的大小的电信号。器件固定轴110、112和114相对于器件100被固定，根据实施例，每个器件固定轴110、112、114可以与器件100中的一个或多个传感器的感测轴对齐（例如，图2，x轴110可以与x轴加速计212、x轴陀螺仪222和/或x轴磁强计232的感测轴对齐）。随着器件100在空间内被移动，每个器件固定轴110、112、114可以成角度地偏离惯性坐标系的相应正交轴（例如，固定惯性坐标系120的正交轴“X”、“Y”和“Z”）。在本发明的说明书中，假设地球重力场在惯性坐标系120的-Z方向。此外，正如在下面将要更详细解释的，假设器件100被结构（未显示）保持在空间内的固定取向，其中所述结构在+Z方向给器件100施加了反作用力。因此，当器件100处于图1中所示的取向时（即，z轴114和惯性坐标系120的相应的Z轴之间有零角度差），由于在惯性坐标系120的+Z方向沿其z轴114的重力，器件100会经历+1G加速度。相反，由于沿其x轴和Y轴110、112的重力器件100会经历0G加速度（即，没有加速度）。

根据实施例，器件100包括三轴加速计，其中第一加速计（例如，图2的加速计212）被配置以感测沿着x轴110的力的大小，第二加速计（例如，图2的加速计213）被配置以感测沿着y轴112的力的大小）以及第三加速计（例如，图2的加速计214）被配置以感测沿着z轴114的力的大小。或者，器件100可以包括单轴或双轴加速计，或根本没有加速计。此外或或者，在实施例中，器件100可以包括三轴陀螺仪，该三轴陀螺仪包括被配置以感测绕x轴110的旋转速度的第一陀螺仪（例如，图2的陀螺仪222），被配置以感测绕y轴112的旋转速度的第二陀螺仪（例如，图2的陀螺仪223），以及被配置以感测绕z轴114的旋转速度的第三陀螺仪（例如，图2的陀螺仪224）。或者，器件100可以包括单轴或双轴陀螺仪，或根本没有陀螺仪。此外或或者，在实施例中，器件100可以包括三轴磁强计，所述三轴磁强计包括被配置以感测沿着x轴110的磁场强度的第一磁强计（例如，图2的磁强计232），被配置以感测沿着y轴112的磁场强度的第二磁强计（例如，图2的磁强计233）以及被配置以感测沿着z轴114的磁场强度的第三磁强计（例如，图2的磁强计234）。或者，器件100可以包括单轴或双轴磁强计，或根本没有磁强计。器件100也可以包括一个或多个另外的或不同类型的传感器（例如，压力传感器、温度传感器、化学传感器等等）。正如本发明所使用的，当指由传感器执行的操作时，术语“感测”意味着传感器产生了表示施加于传感器上的加速度、力或场的大小，或由传感器经历的角加速度（旋转）的速度的电信号。

图2根据示例实施例，是包括了多个传感器212-214、222-224、232-234的器件200的简化方框图。更具体地说，在实施例中，器件200包括三轴加速计210、三轴陀螺仪220以及三轴磁强计230。加速计210包括被配置以感测沿着器件200的x轴（例如，图1的x轴110）的加速度大小（例如，由于重力作用）的x轴加速计212，被配置以感测沿着器件200的y轴（例如，图1的y轴112）的加速度大小（例如，由于重力作用）的y轴加速计213，以及被配置以感测沿着器件200的z轴（例如，图1的z轴114）的加速度大小（例如，由于重力作用）的z轴加速计214。加速计210可以起到测量静态加速度（例如，用于量化由器件200经历的倾斜角）和/或动态加速度（例如，用于量化器件200在特定方向的动态加速度）的作用。根据替代实施例，器件200可以包括加速计212-214的子集，或可以根本没有加速计。陀螺仪220包括被配置以感测绕器件200的x轴的旋转速度的x轴陀螺仪222，被配置以感测绕器件200的y轴的旋转速度的y轴陀螺仪223以及被配置以感测绕器件200的z轴的旋转速度的z轴陀螺仪224。根据替代实施例，器件200可以仅包括陀螺仪222-224的子集，或可以根本没有陀螺仪。磁强计230包括被配置以感测沿着器件200的x轴的磁场强度的x轴磁强计232，被配置以感测沿着器件200的y轴的磁场强度的y轴磁强计233以及被配置以感测沿着器件200的z轴的磁场强度的z轴磁强计234。根据替代实施例，器件200可以仅包括磁强计232-234的子集，或可以根本没有磁强计。器件200也可以包括一个或多个另外的或不同类型传感器（例如，压力传感器、温度传感器、化学传感器等等）。

根据实施例，器件还包括多路复用器216、226、236、250（MUX)、增益和滤波器电路260、模数转换器270（ADC）以及微控制器280（或另外的合适的控制和/或处理组件）。微控制器280可以包括存储器282（例如，数据和指令寄存器、闪存存储器、只读存储器（ROM）和/或随机存取存储器（RAM）），虽然存储器282的全部或者部分可以在微控制器280的外部。存储器282可以被用于存储各种类型的持久和临时的信息或数据，例如可执行软件指令（例如，与各种实施例的实施相关联的指令）、数据（例如，基于传感器输出信号所生成的数据（在本发明中是“传感器数据”）、配置系数等等）、器件参数等等。此外，微控制器280可以包括外部接口284，其被配置以有助于微控制器280和外部电气系统（图2中未显示）之间通过暴露在器件200的外部的导电触点292、293、294、295的通信。例如，外部接口284可以包括串行外围接口（SPI）、内部集成电路（I2C）、另一种类型接口、或各种类型接口的组合。器件200还可以包括被配置以将电压参考（例如，电源和地）传送到各个节点和/或器件200的内部电气组件的导电触点290、291。虽然为了举例，六个触点290-295在图2中被显示，应理解的是，器件200可以包括更多或更少的触点290-295。

在微控制器280的控制下，MUX216、226、236、250使得从加速计212-214、陀螺仪222-224和磁强计232-234中每次选择一个信号，并将其提供给增益和滤波器电路260。增益和滤波器电路260被配置以将预定增益应用于所选择的信号（例如，在校准过程中由选定的增益值或码指定），并且对信号进行滤波以消除杂散的、频带外的信号分量，以过滤掉由不期望的机械振动引起的信号分量，和/或过滤掉电噪声（例如，源自器件200的其它电路）。生成的模拟信号被提供给模-数转换器(ADC)270，其采样了模拟信号并将采样转换成数字值序列。每个数字值表示施加于器件200的加速度、力或磁场的大小（例如，当该值对应于分别源自加速计210或陀螺仪220的信号时），或绕轴的加速度速度（例如，当该值对应于源自磁强计230的信号时）。

根据实施例，并且正如在后面将要更详细解释的，基于通过一个或多个触点292-295（例如，从图3的校准控制器310）接收的命令，微控制器280参与了校准过程，其中微控制器280选择了特定传感器的输出（例如，通过MUX216、226、236、250）并将对应于传感器输出的数字值存储在存储器282中。此外，微控制器280处理了所存储的数字值以确定传感器212-214、222-224、232-234的校准系数（例如，增益和偏移值或码）。根据实施例，微控制器280也将计算出的校准系数存储在存储器282中。最终，在器件200的正常操作期间（例如，在将器件200并入较大电气系统之后），在校准过程期间确定的增益值或码从存储器282中重新恢复并用于设置由增益和滤波器电路260应用的预定增益。此外，在校准过程期间确定的偏移值或码从存储器282中重新恢复并在正常操作期间用于将0G读数设置为目标值。

加速计212-214可以例如是MEMS加速计。通常，MEMS加速计包括带有第一电极的质量块，其悬挂在相对于加速计衬底被固定的第二电极上。第一电极、第二电极以及第一电极和第二电极之间的气隙形成了电容器，并且电容器的值取决于第一和第二电极之间的距离（即，气隙的宽度）。由于质量是通过外力（例如，重力）起作用的，第一电极可以移近或远离第二电极，并且因此电容值可以会相应地减小或增加。其它加速计配置也是可以的，包括在其中产生表示了多个电容的信号的配置。根据实施例，每个加速计212-214产生了表示这种电容值的电信号。

根据实施例，器件200包括如前面所提到的MUX216，并且还包括电容-电压（C-V）转换器218。表示了与加速计212-214相关联的电容值的电信号被提供给MUX216，其基于源自微控制器280的控制信号可以选择性地将所述电信号之一提供给C-V转换器218。C-V转换器218被配置以将电容值在线219上转换成电压信号，其中该电压信号有与由MUX216选择的加速计212-214相关联的电容值成正比的幅值。在替代实施例中，器件200可以为每个加速计212-214包括C-V转换器，并且，替代地，多路复用器(MUX)可以用于从C-V转换器中的一个选择电压信号。

陀螺仪222-224可以例如是MEMS陀螺仪。通常，MEMS陀螺仪包括带有电极（“可移动电极”）的移动质量块，其中所述电极悬挂在相邻于关于陀螺仪衬底被固定的第二电极（“固定电极”）。当衬底绕垂直于移动质量块的运动方向的轴旋转时，所述质量块经历了第三正交方向的幅值为2mv　的力，其中m是质量，V是速度，以及　是旋转速度。由于这个力，位移将发生，其取决于移动质量块悬架的弹簧常数。固定电极被放置，以便固定电极和可移动电极之间的距离将由于这个运动而发生改变。例如通过测量电容，力可以从距离变化计算出，以及旋转速度可以随后从力的表达式计算出。质量m通过设计是已知的，并且速度v从为可移动质量块设置的条件和其悬架的设计来确定，其中所述悬架包括通过施加正弦电压将可移动质量块驱动到共振的电极。在替代类型的陀螺仪中，不是利用在一条直线上移动的质量块，而可以使用振荡盘。振荡盘将根据右手定则A X　响应于垂直旋转的磁盘轴的衬底旋转，其中A沿着旋转的盘轴，　沿着衬底旋转方向。盘下方的电极可以被定位以测量盘和衬底之间的分离，以允许计算类似于上述讨论的用于线性情况的计算的衬底旋转速度。其它陀螺仪配置也是可以的。

根据实施例，如前所述，器件200包括MUX226。源自陀螺仪222-224的电信号被提供给MUX226，其可以选择性地将其中一个信号提供给MUX250。

在各种实施例中，磁强计232-234可以通过使用霍尔效应器件、磁性膜器件，例如各向异性磁阻（AMR）器件、巨磁电阻器件（GMR）、自旋阀、隧道结器件（MTJ）、洛伦兹力器件或其它类型磁器件被实施。霍尔器件依靠载流子的偏转，其中载流子沿着电阻元件流动以在垂直于流动的方向形成电位。该电压由V=IB/（ned）给出的，其中I是电流，B是磁场强度，n是载流子浓度，e是电子电荷，以及d是电阻层的厚度。AMR、GMR、自旋阀和MTJ器件依靠机构的电阻中的变化，所述变化是关于最低电阻优选方向的磁场强度的函数。例如，AMR器件可以包括一类磁材料的膜。GMR器件包括金属膜堆叠，例如，一个磁性膜在上面，一个非磁性膜在中间以及另一个磁性膜在底部。由于磁性层被电流的磁场反并行取向，横向地流经堆叠的电流产生了高阻力。这在接口处产生更多的散射，因此产生更高的电阻。外部磁场的施加克服了电流场，产生了磁化的并行对齐和更低的电阻。在自旋阀的情况下，其中一层具有方向固定的磁化。MTJ器件类似于自旋阀，除了非磁性层是绝缘的并且电流流动是通过隧穿绝缘结的。磁性层本身可以包括不同组分的堆叠。为了便于测量，磁性传感元件通常被排列成桥配置。洛伦兹力器件依靠由外部磁场施加在电流承载元件（例如导线或者线圈）上的力。通过使用可以移动与所施加的力成正比的MEMS结构，外部磁场的强度可以计算出来。这种MEMS结构通常被该结构的谐振频率下的交变电流驱动以增加移动，从而提高灵敏度。在另一种类型的磁性传感器器件中，永久磁性层代替了导电元件，并且由于外部场产生的力矩，该结构发生了位移。这些结构的位移可以通过电容感测或通过应变仪来测量。

根据实施例，器件200包括如前所述的MUX236。源自磁强计232-234的电信号被提供给MUX236，其可以选择性地给MUX250提供其中一个信号。

基于源自微控制器280的控制信号，MUX250被配置以选择线219、229、239上的接收的输入中的一个以提供给增益和滤波器电路260。虽然多路复用器的具体配置在图2中被显示以允许从传感器212-214、222-224、232-234中特定的一个选择信号，应了解其它多路复用器配置和电路可以提供相同的功能，包括包括了从源自所有传感器212-214、222-224、232-234的输出信号接收和选择的单一多路复用器的配置。

如上所述，微控制器280被配置以与外部电气系统进行通信。根据具体实施例，在制作器件200之后，器件200可以被安装在器件校准系统中（例如，图3的系统300）以为了校准器件200（例如，计算增益和偏移值或码）。结合校准过程，微控制器280可以从使微控制器280选择传感器输出，存储对应于传感器输出的数字值、基于所存储的数字值计算器件校准系数（例如，增益和偏移值或码）以及存储器件校准系数的校准系统接收一个或多个命令。

现在将描述器件校准系统的各种实施例以及校准多个器件的方法。一些实施例可以被用于校准例如结合图2在上面所讨论的器件。其它实施例可以被用于校准在配置上不同于结合图2所讨论的实施例的器件。例如，但不是作为限定，各种实施例可以被用于校准不包括微控制器（例如，微控制器280）和/或内部存储器（例如，存储器282）的器件。在这种情况下，校准系统的实施例可以直接接收数字传感器输出，并且可以基于接收的传感器输出计算器件校准系数。在器件包括内部存储器的实施例中，校准系统可以使器件校准系数被存储在器件上。否则，器件校准系数可以随后被存储在电子系统的存储器件中，其中器件最终被包含在所述电子系统中。

图3根据示例实施例，是器件校准系统300的简化方框图。校准系统300包括校准控制器310、器件处理系统350、以及一个或多个校准板370。正如在下面将要更详细讨论的，每个校准板370包括多个可以在其中插入多个包含传感器的器件372（“TID”）的插座（socket）（例如，图4的插座420）。校准板插座还包括被配置以与包含传感器的器件372的相应触点电连接的导电触点。更具体地说，插座触点耦合于校准板370上的导体，并且校准板370上的导体最终耦合于使得包含传感器的器件372和校准控制器310之间进行通信的通信结构330。虽然只有一个校准板370在图3中被显示，系统可以包括多个校准板，如下所述，其可以被单个板支撑结构支撑。此外，为了提高并行制作能力，系统可以包括多个器件处理系统350。

根据实施例，在校准控制器310的控制下，通过一系列的物理取向，器件处理系统350转移了校准板370（并因此转移了包含传感器的器件372）。在此过程中，校准控制器310与包含传感器的器件372进行通信，以便使每个包含传感器的器件372感测相对于一个或多个器件固定轴（例如，图1的轴110、112、114）的加速度、场或力的大小和/或感测绕一个或多个器件固定轴的旋转速度。此外，在实施例中，校准控制器310还使每个包含传感器的器件372计算校准系数（例如，增益和偏移值或码），并将校准系数存储在包含传感器的器件372的存储器（例如，图2的存储器282）中。

为了在校准控制器310和包含传感器的器件372之间进行通信，系统300还包括通信结构330。在实施例中，通信结构330包括多个导体和连接器，其使得各种信号和电压参考（例如，电源和接地）在校准控制器310和包含传感器的器件372之间进行通信。例如，在实施例中，通信结构330可以包括电互连校准控制器310和器件处理系统350的第一结构。例如，该第一结构可以包括第一多导体连接器334、多个导电线336以及第二多导体连接器338。第一结构可以例如是柔性的，其中带有位于电缆任一端的连接器334、338的多导体电缆的形式。在电缆一端的连接器334可以被配置以与校准控制器310的相应的多导体连接器332结合，以及在电缆另一端的连接器338可以被配置以与器件处理系统350的相应的多导体连接器340结合。器件处理系统350和校准板370的其它导体和连接器（例如，连接器342、344）可以完成通信结构330，从而能够使校准控制器310与包含传感器的器件372进行通信。虽然通信结构330的例子在本发明中的图3中被显示，并且在此被描述，应了解，替代实施例可以包括任何合适的通信结构，包括但不限定于包括了一个或多个无线通信链路的通信结构。因此，给定例子不应当被解释为限定。

根据实施例，器件处理系统350包括基底352、可旋转板支撑结构354、一个或多个电机356、被配置以与校准控制器310电连接（例如，通过一个或多个额外的连接器332、334、338和导电线336）的第一连接器340、被配置以与校准板370电连接（例如，通过校准板370的相应的连接器344）的第二连接器342以及多个位于第一和第二连接器340、342之间的导体（未编号）。此外，在实施例中，器件处理系统350可以包括电耦合于第二连接器342的电路板358。电路板358可以包括微控制器360（或其它合适的控制和/或处理元件）、存储器（未显示）和/或其它组件。此外，在另一实施例中，器件处理系统350还可以包括被配置以产生穿过板支撑结构354的磁场的磁场发生器（未显示）。磁场发生器可以在校准包含传感器的器件372之前（或者更具体地说，在校准包含传感器的器件372的磁强计之前）被激活。或者，地球的磁场可以被用于校准包含传感器的器件372的磁强计。

在实施例中，基底352被配置以在固定的位置支撑一个或多个电机356，并以使得板支撑结构354被电机356绕一个或多个轴旋转的方式支撑板支撑结构354。根据另一实施例，被安装在基底352的第一电机356可以被用于改变第二电机的取向（例如，双轴万向结构可以被用于使得两个电机356绕多个轴旋转板支撑构造354）。

根据实施例，板支撑结构354被配置以将校准板370保持在相对其本身的固定位置。因此，由于板支撑结构354被电机356旋转，校准板370也被以相同的角度旋转。进一步，当包含传感器的器件372被安装在校准板370的插座中时，包含传感器的器件372也以相同的角度旋转。换句话说，器件处理系统350被配置以绕一个或多个轴同时旋转板支撑结构354、校准板370和包含传感器的器件372。在任何给定时间，板支撑结构354的取向定义了校准板370的和包含传感器的器件372的取向。

如上所述，器件处理系统350包括连接器342，其被配置以与校准板370的相应的连接器344电连接。根据实施例，连接器342、344通过摩擦力被保持在一起，并且操作人员可以通过将校准板370的连接器344和器件处理系统350的连接器342对齐并通过使用施加在校准板370的合理的力将校准板370推向连接器342，而容易地将校准板370插入器件处理系统350。（即校准板370被配置为通过使用合理的力连接连接器342、344而耦合于板支撑结构354）。在另一个实施例中，校准板连接操作可以通过自动化的板处理系统执行，无需操作人员介入（例如，自动化的板处理系统可以拿起校准板370，并将其装载到器件处理系统350）。无论哪种方式，一旦连接器342、344被牢固地结合，电连接就在被安装在校准板370的插座内的包含传感器的器件372和校准控制器310之间建立。正如在下面更详细描述的，校准过程可以随后进行。校准过程完成之后，操作人员（或自动化的板处理系统）随后可以通过使用合理的力将校准板370拔离连接器342而从器件处理系统350移除校准板370（即，校准板370被配置以通过使用合理的力断开连接器342、344而从板支撑结构354移除）。

图4根据示例实施例，是校准板400（例如，图3的校准板370）的顶视图，其具有安装在校准板400的多个插座内的多个包含传感器的器件490(例如，图3的包含传感器的器件372)。在实施例中，校准板400包括衬底410、多个耦合于衬底410的插座420、边缘连接器430（例如，图3的连接器344）、位于插座420和连接器430之间的多个导体440、442、以及把手（handle）480。虽然把手480不是必需的，把手480可以被包括在内以为了方便负责将校准板400插入器件处理系统（例如，图3的器件处理系统350），并从器件处理系统移除校准板400的操作人员。

每个插座420被配置以保持包含传感器的器件490，并提供包含传感器的器件490和导体440、442之间的电连接。更具体地说，每个插座420被设计以便当包含传感器的器件490被安装在插座420内时，包含传感器的器件490的触点（例如，图2的触点290-295）对齐并物理连接插座420的相应的触点（未显示）。根据实施例，校准板400包括被排列在行451、452、453、454、455、456、457、458和列461、462、463、464内的插座420的阵列。虽然具有8行451-458和4列461-464的插座的阵列在图4中被显示，应了解的是，校准板的替代实施例可以包括更多或更少行和/或列的插座，包括少至单行或单列的插座。因此，虽然被配置以保持32个包含传感器的器件490的校准板400在图4中被显示，应了解的是，校准板可以被设计以保持更多或更少包含传感器的器件。无论哪种方式，根据实施例，每个插座420可以通过在其所在的行和列被确定。或者，每个插座420可以通过一些其它的唯一标识符来识别，其使得校准系统（例如，图3的校准系统300的校准控制模块310）使用唯一插座标识符作为密钥（key）来存储与特定的包含传感器的器件相关的信息（例如，错误信息、状态信息、传感器数据、校准系数等等）,所述特定的包含传感器的器件安装在特定的插座420内。

每个导体440、442在插座触点和连接器430的导电元件之间延伸（例如，被配置以分别与另一个连接器，例如图3的连接器342，的相应的引脚插座或引脚结合的引脚或引脚插座）。导体440中的某一些可以被并行连接到给定列461-464之内的插座420的相应的触点或校准板400的所有插座420的相应的触点。这些导体440可以在本发明中被称为“多插座导体”440。根据实施例，在多插座导体440上传送的信号或电压参考被同时传送到并行导体440所耦合的所有插座420（以及传送到被安装在这些插座420内的所有包含传感器的器件490）。某些其它导体442可以被连接到仅一个插座420的触点。这些导体442可以在本发明中被称为“单插座导体”442。根据实施例，在单插座导体442上传送的信号被传送到或仅通过被安装在单一插座420内的单一包含传感器的器件490。在图4中，只有一个多插座导体440和一个单插座导体442被显示为耦合于每个插座420以避免弄乱附图。然而，根据各种实施例，多个多插座导体440和/或单插座导体442可以耦合于每个插座420，其中每个导体440、442耦合于特定插座触点（对应于包含传感器的器件490的特定触点）。根据实施例，相当于电源和接地的电压参考通过使用多个插座导体440被传送。正如在下面将要更详细描述的，其它信号可以通过使用多插座导体440或单插座导体442被传送。

再次参照图3，根据实施例，器件处理系统350包括以使得电机356绕一个轴（例如，图6的固定坐标系690的X轴）旋转板支撑结构354的方式耦合于板支撑结构354的单一电机356。在另一实施例中，器件处理系统350包括以使得电机356绕多个轴（例如，固定坐标系的多个正交轴）旋转板支撑结构354的方式耦合于板支撑结构354的多个电机356。虽然本发明的很多描述讨论了其中单一电机356绕单一轴旋转板支撑结构354的实施例，本领域所属技术人员会了解到，基于本发明的描述，如何修改系统300，以便板支撑结构354可以绕多个轴旋转。

如上所述，电机356被源自校准控制器310的信号（例如，通过通信结构330传送的信号）控制。校准控制器310和电机356之间的通信可以是单向的（例如，校准控制器310可以给电机356发送信号或命令使其在特定时间周期，和/或以特定速度旋转特定数量的角度）或通信可以是双向的（例如，电机356也可以将反馈发送到校准控制器310，显示角取向、旋转速度等等）。此外，校准控制器310与包含传感器的器件372进行通信（例如，通过通信结构330），以使包含传感器的器件372生成传感器数据，并且在实施例中，计算并存储校准系数。在实施例中，校准控制器310和包含传感器的器件372之间的通信是双向的。更具体地说，正如在后面将要描述的，校准控制器310可以向包含传感器的器件372发送各种命令（例如，通过通信结构330的并行导体，其中并行关系用图3中的正斜杠表示），而且包含传感器的器件372可以向校准结构310发送指示某些事件和/或数据的信号。包含传感器的器件372还可以通过一个或多个导电通路（例如，通过通信结构330和/或从由器件处理系统350提供的电压参考）接收电压参考（例如，电源和接地）。

在实施例中，校准控制器310包括用户接口312、显示器件314、存储器316、校准控制模块318、电机控制模块320和包含传感器器件接口322。校准控制器310的各种组件可以通过如图3中所示的公共总线结构324进行通信，或者可以通过多个总线和/或其它导电通路进行通信。此外，虽然校准控制器310的各个组件可以被容纳在单一壳体中，或者校准控制器310的各个组件可以被容纳在多个外壳中，其中各个组件之间有适当的连接器。

用户接口312包括一个或多个器件，它使操作人员与系统300进行交互。例如，用户接口312可以包括按键面板、按钮面板、键盘、光标控制器、触摸屏、扬声器、麦克风等等的任意组合。显示器件314使得系统300给操作人员提供信息（例如，提示、数据、校准过程状态更新等等）。通过用户接口312和显示器件314，操作人员可以启动、控制和监视校准过程。或者，启动、控制和监视校准过程可以通过使用自动化的系统来执行。

存储器316可以包括RAM、ROM、或其它类型的存储器的任意组合。根据实施例，存储器316可以被用于存储多种类型的持久和临时的信息或数据，例如可执行软件指令（例如，与各种实施例的实施相关联的指令）、数据、系统参数等等。

校准控制模块318被配置以执行与校准过程的实施相关联的软件，包括控制电机控制模块320以及通过器件接口322与包含传感器的器件372进行通信。例如，根据实施例，校准控制模块318被配置以使电机控制模块320将电机控制信号发送到电机356，以使电机通过关于一个或多个轴的系列取向移动板支撑结构354（因此通过所述系列取向移动校准板370和包含传感器的器件372）。此外，校准控制模块318被配置以通过器件接口322和通信结构330将校准控制信号发送到包含传感器的器件372以当器件支撑结构354在或朝着每个所述系列取向移动时，使包含传感器的器件372生成传感器数据。这些过程的每个都将在下面更详细地描述。

本发明讨论的很多实施例涉及校准包括微控制器（例如，图2的微控制器280）和内部存储器（例如，图的2存储器282）的包含传感器的器件（例如，图2、图3的器件200、372），其中所述微控制器计算校准系数，并且校准系数被存储在内部存储器中。在替代实施例中，包含传感器的器件可以不包括计算所述校准系数的微控制器。在这种实施例中，包含传感器的器件可以反而提供电子信号，其将传感器测量传送到系统300（例如，传送到器件处理系统350的微控制器360或传送到校准控制器310的校准控制模块318），并且系统300的那些组件可以计算校准系数。在另一个替代实施例中，包含传感器的器件未将校准系数存储在内部存储器中。相反，系统300可以存储校准系数（例如，存储到校准控制器310的存储器316中），并且校准系数随后可以被装载到器件（例如，图11的器件1100）的内部存储器中，其中包含传感器的器件最终被合并在该器件中。因此，虽然本发明所讨论的各种实施例被用于校准“智能的”包含传感器的器件（例如，包括微控制器和内部存储器的器件），其它实施例可以被用于确定“非智能的”包含传感器的器件（例如，不包括微控制器和/或内部存储器的器件）的校准系数。

在除此以外的另一个替代实施例中，所有或部分的校准控制器310可以耦合于板支撑结构354。例如，在实施例中，电路板358可以有对应于所有或部分校准控制器310的组件。更具体地说，这些组件可以被配置以实现由用户接口312、显示器314、存储器316，校准控制模块318、电机控制模块320和/或器件接口322执行的所有或部分处理。在进一步的实施例中，耦合于板支撑结构354（例如，耦合于电路板358）的校准控制器310的部分可以与未耦合于电路板358的校准控制器310的部分进行无线通信。例如，当期望以方式旋转板支撑结构354时，这种实施例可以特别有用，所述方式中通信结构330（例如，电缆）的物理导体否则可能不受欢迎地变得卷绕起来（例如，当期望通过多个完整旋转来旋转板支撑结构354时，例如当校准图2的陀螺仪220时）。

校准系统300可以被用于在制作过程的不同点上校准多个包含传感器的器件372。例如，图5根据示例实施例，是用于在制作过程的不同点上校准多个包含传感器的器件的方法的流程图。应了解，校准系统（例如，图3的校准系统300）或者可以在结合于图5所描述的制作过程中的不同点上被使用。

在任何情况下，根据实施例，在框502中，所述方法可以以制作多个包含传感器的器件（例如，图1-图4的包含传感器的器件100、200、372、490）来开始。包含传感器的器件基本上是带有暴露的触点（例如，图1的触点108）的完全封装器件（例如包覆成型封装或气腔封装）。在框504中，所述多个包含传感器的器件被装载到一个或多个校准板（例如，图4的校准板400）的插座（例如，图4的插座420）内。例如，器件可以通过使用手，通过使用自动化的拾取放置器件、或通过使用一些其它技术来装载到插座内。

在框506中，操作人员（或自动化的板处理系统）将校准板安装到器件处理系统的板支撑结构（例如，安装到图3的器件处理系统350的板支撑结构354）。例如，正如先前所讨论的，校准板的边缘连接器（例如，图3、图4的边缘连接器344、430）可以与器件处理系统的相应的连接器（例如，图3的连接器342）对齐，并且连接器可以被按到一起，直到电连接在连接器的导电特征之间建立。

根据实施例，板支撑结构耦合于基底（例如，图3的基底352）和一个或多个电机（例如，图3的电机356），其基底和一个或多个电机被配置以分别支撑板支撑结构和绕一个或多个轴旋转板支撑结构。例如，根据示例实施例，图6是包括了基底610、电机620和以相对于固定坐标系690（例如，关于基底610固定的坐标系）的第一取向而取向的板支撑结构630的器件处理系统600的外形图。在图6所示的实施例中，板支撑结构630被配置以保持两个校准板640，并且每个校准板640可以包括多个被装载到校准板640插座内的包含传感器的器件650。在其它实施例中，板支撑结构可以被配置以保持单一校准板或多于两个的校准板。无论哪种方式，在图6的取向中，每个包含传感器的器件650的器件固定轴680成角度地偏离所述固定坐标系690的相应的轴（虽然在图6的取向中，角偏离大约是零度）。

校准板640可以通过使用相应的连接器耦合于板支撑结构630。例如，在每个校准板640的第一端的边缘连接器（例如，图3、图4的连接器344、430）或可被插入到耦合于板支撑结构630的相应的连接器（例如，图3的连接器342）。校准板640和/或板支撑结构630的连接器和其它机械特性（例如，槽、壁架等等）将校准板640保持在相对于板支撑结构630的固定位置。

相反，板支撑结构630以使得板支撑结构630绕固定坐标系690的轴被电机620旋转的方式耦合于基底610。根据实施例，电机620耦合于基底610，而且从电机620延伸的转动轴622耦合于板支撑结构630。电机620可以被控制（例如，通过图3的校准控制器310）以旋转转动轴622，并且因此旋转板支撑结构630，校准板640和包含传感器的器件650。在图6的例子中，例如，电机620可以被控制以绕坐标系690的X轴旋转板支撑结构630，校准板640和包含传感器的器件650。如前面所提到的，根据其它实施例，系统或者可以包括一个或多个可以被控制以绕多个固定轴旋转板支撑结构和/或校准板的电机。

再次参照图5，在框508中，包含传感器的器件的校准过程可以随后被执行。正如将结合图8-图10更详细讨论的，校准过程基本上包括：校准控制器（例如，图3的校准控制器310）使电机（例如，图3的电机356）通过一系列取向旋转板支撑结构，从而当在各种取向时（或当在取向之间移动时）使包含传感器的器件收集传感器数据，而且最终使包含传感器的器件基于收集到的传感器数据计算校准系数。换句话说，正如先前所讨论的，校准控制器使包含传感器的器件（例如，图6的器件650）及其相应的器件固定轴（例如，图6的轴680）相对于固定坐标系（例如，图6的固定坐标系690）旋转。此外，在实施例中，校准控制器与包含传感器的器件进行通信以使器件产生传感器数据，并且计算校准系数。例如，再次参照图6，校准控制器（图6中未显示）可以与包含传感器的器件650进行通信，以当器件650在图6中所示的取向时，使包含传感器的器件650产生传感器数据。假设唯一显著的力是在Z-方向上的重力，例如，由于重力的+1G加速度会沿着器件固定z轴被施加在包含传感器的器件650上，并且由器件650所产生的传感器数据（例如，加速计和/或陀螺仪数据）会具有相应的值。正如先前所提到的，系统还可以包括被配置以产生穿过板支撑结构630的磁场（例如，最强的磁场沿着Z轴）的磁场发生器（未显示），并且由器件650所产生的传感器数据（例如，磁强计数据）会具有相应的值。

根据实施例，一旦包含传感器的器件650在特定取向（例如，在图6中所示的取向）产生传感器数据，包含传感器的器件650可以给校准控制器发送该取向的测量（或数据收集）过程已完成的指示。校准控制器随后可以给电机620发送电机控制信号以使电机620将板支撑结构630旋转到序列中的下个取向。例如，根据示例实施例，图7是图6的器件处理系统600的外形图，其中板支撑结构630以相对于所述固定坐标系690的第二取向而取向。更具体地说，通过电机620，板支撑结构630已被绕固定坐标系690的X轴旋转大约90度。在这个取向中，由于重力的+1G加速度会沿着器件固定y轴被施加在包含传感器的器件650上。在这个取向中，校准控制器可以使每个包含传感器的器件650再次产生传感器数据，并且包含传感器的器件650可以再次给校准控制器发送该取向的测量过程已完成的指示。这个过程可以继续，直到校准控制器已使板支撑结构630通过一系列期望取向进行旋转。当在该系列的最终取向的传感器数据已被收集时，包含传感器的器件650可以计算校准系数（例如，增益和偏移值或码）。校准系数可以被存储在器件的存储器（例如，图2的存储器282）中。在替代实施例中，包含传感器的器件650可以不计算和/或存储校准系数，在这种情况下，这些过程将在别处被执行（例如，通过图3的微控制器360、校准控制模块318和/或存储器316）。

再次参照图5，一旦校准过程完成，在框510中，校准板可以从器件处理系统移除。装载的校准板可以随后可被用于执行制作过程的其它部分（例如，校准和其它过程两者均可以被执行，而不需要从校准板移除包含传感器的器件）。例如，根据实施例，老化处理（burn-inprocess）或可随后被执行，其中校准板装载有器件。在老化处理中，例如，校准板可以被电连接（通过图3、图4的连接器344、430）到腔室中的相应的连接器。在升高的温度和/或压力下，包含传感器的器件可以产生和储存额外的传感器测量，验证该测量在预期范围内，并且产生结果指示。其它过程也可以或者替代地可以在老化处理期间被执行。

随后，在框512中，最终测试过程可以被执行。在最终测试过程中，例如，器件可以被测试以确保传感器仍然正常工作。此外，对于包括内部存储器（例如，图2的器件200的存储器282）的包含传感器的器件的实施例，存储在器件中的数据可以被读出并被评估，以确保数据落在预先指定范围内。一旦完成最终测试过程，所述方法可以结束。

现在将结合图8-图10给出校准过程（例如，图5的框508）的更详细的示例实施例。更具体地说，根据示例实施例，图8是用于校准多个包含传感器的器件的方法的流程图。在框802中，当操作人员启动校准过程（例如，通过按下图3的校准控制器用户接口312的“开始”按钮）时，所述方法可以开始。或者，校准处理可以被自动地启动（例如，一旦校准板被正确地装载到板支撑系统中）。无论哪种方式，一旦过程开始，在框804中，校准控制器可以使包含传感器的器件上电。

根据实施例，在框806中，校准控制器随后可以等待接收来自校准板上的每个包含传感器的器件的“就绪”的指示。例如，还参照图3和图4，校准板400上的每个包含传感器的器件490可以在其其中一个触点产生信号（例如，图2的触点292-295中的一个），其相当于就绪指示（例如，器件可以在触点建立相对高的电压）。根据实施例，相当于就绪指示符的信号通过插座触点和单一插座导体442被传送到校准板连接器430，并最终通过通信结构330传送到校准控制器310。在替代实施例中，包含传感器的器件可以将信息（例如，信息包）发送给校准控制器，所述信息具有表示器件已就绪的有效载荷，或器件可以产生一些其它类型的就绪指示。当校准控制器在超时周期内还没有从特定器件接收到就绪指示时，校准控制器可以记录该器件的误差（例如，校准控制器可以记录对应于特定插座的误差）。

一旦校准控制器已从校准板上的所有的包含传感器的器件接收到就绪指示（和/或已记录了无响应器件的误差），在框808中，校准控制器可以使校准板被放置在第一取向。更具体地说，例如，校准控制器可以提供电机控制信号（例如，通过电机控制模块320），其使器件处理系统（例如，电机356）的电机将板支撑结构、校准板和器件（例如，板支撑结构354、校准板370和器件372）移动到预定顺序取向的第一取向。在此过程中，电机可以将反馈（例如，表示电机位置、旋转速度等等）提供给校准控制器。如果在校准过程的开始，板支撑结构已在第一取向，框808的第一次迭代可以被绕过。

在框810中，校准控制器可以给器件发送“校准”命令。例如，根据实施例，校准控制器可以并行地给校准板上的所有器件发送校准命令。根据实施例，校准命令通过通信结构330和校准板连接器430，由校准控制器310传送到校准板400的多插座导体440，其依次将信号传送到插座420和包含传感器的器件490。

根据实施例，校准命令向包含传感器的器件（或更具体地说，图2的微控制器280）指示器件所在的取向，和/或数据应该从多个传感器中的哪个传感器收集。例如，当测试器件的多轴加速计时，校准命令可以指示数据应该从多个加速计中的哪个加速计（例如，图2的加速计212-214中的哪一个）收集。若期望取向沿着器件的z轴（例如，图1的z轴114）产生最大加速度（例如，由于重力的大约+1G加速度），例如，校准命令可以指示传感器数据应该从z轴加速计（例如，图2的z轴加速计214）收集。因此，器件可以从该加速计选择输出（例如，图2，微控制器280可以控制MUX216、250，以从z轴加速计214产生输出）。

相反，例如，当测试器件的多轴磁强计时，校准命令可以指示数据应该从多个的磁强计中的哪个磁强计（例如，图2的磁强计232-234中的哪一个）收集。若期望取向沿着器件的y轴（例如，图1的y轴112）产生最大磁场，例如，校准命令可以指示传感器数据应该从y轴磁强计（例如，图2的y轴磁强计233）收集。因此，器件可以从该磁强计选择输出（例如，图2，微控制器280可以控制MUX236、250，以从图2的y轴磁强计233产生输出）。

当测试器件的陀螺仪时，框808和框810可以被一起执行。换句话说，根据实施例，当校准板正在被旋转时，校准控制器可以给器件发送校准命令，以便源自陀螺仪的传感器数据可以在旋转操作中被收集。例如，当测试器件的多轴陀螺仪时，校准命令可以指示数据应该从多个陀螺仪中的哪个陀螺仪（例如，图2的陀螺仪222-224中的哪一个）收集。若旋转沿着器件的x轴（例如，图1的x轴110），例如，校准命令可以指示传感器数据应该从x轴陀螺仪（例如，图2的x轴陀螺仪222）收集。因此，器件可以从该陀螺仪选择输出（例如，微控制器280可以控制MUX226、250从图2的x轴陀螺仪222产生输出）。

在框812中，一旦接收到校准命令，每个包含传感器的器件可以首先解除断言(de-assert)就绪指示，从而向校准控制器发送包含传感器的器件正收集传感器数据的信号，并且在一些实施例中（例如，在包含传感器的器件包括存储器，例如存储器282，和/或微控制器，例如图2的微控制器280的实施例中），存储和/或处理传感器数据。如上所述，包含传感器的器件可以从一个或多个与所接收的命令相关联的传感器收集传感器数据。在包含传感器的器件包括存储器（例如，图2的存储器284）的实施例中，包含传感器的器件可以以与适当的传感器、传感器类型和/或感测轴（或轴们）相关联的方式将传感器数据和传感器数据处理结果存储在存储器中。

根据实施例，当包含传感器的器件已完成传感器数据收集、处理和存储过程时，并且当当前器件取向不相当于预定序列取向的最终取向（如判定框814所表示的）时，包含传感器的器件在框816中可以重新断言(re-assert)就绪指示符。重新断言(re-assert)就绪指示符指示校准控制器包含传感器的器件已准备好被重新取向以收集、处理，并存储另外的传感器数据。随后所述方法如图所示进行迭代。

相反，当包含传感器的器件已完成传感器数据收集、处理和存储过程时，并且当当前器件取向相当于预定序列取向的最终取向（如判定框814所表示的）时，在框818中，包含传感器的器件可以使用所存储的传感器数据计算校准系数（例如，每个感测轴的增益和/或偏移值或码）。在各种实施例中，可以使用各种方法来计算校准系数。无论哪种方式，根据实施例，器件可以将针对每个感测轴和传感器类型的校准系数存储在内部存储器（例如，图2的存储器282）中以供以后在器件的正常操作期间使用。此外，器件可以重新断言(re-assert)就绪指示符，指示校准控制器包含传感器的器件已完成最终取向的传感器数据收集，并且计算和存储校准系数。

根据实施例，在框820中，校准控制器等待从校准板上的所有包含传感器的器件接收最终就绪指示。一旦校准控制器已从所有包含传感器的器件接收到就绪指示（和/或已记录无响应器件的错误），在框822中，校准控制器可以给包含传感器的器件发送最终命令（例如，并行）。根据实施例，当包含传感器的器件从校准控制器接收到最终命令时，器件可以在框822中验证结果（例如，确定校准系数是否落在可接受的范围内）。当器件已完成了验证过程时，在框824中，器件可以产生“校准完成”的指示。例如，校准完成指示符可以包括以特定频率（例如，50赫兹或一些其它频率）在触点（例如，图2的触点292-295中的其中一个）上切换电压电平（例如，从相对高的电压到相对低的电压）。或者，校准完成指示符可以是到校准控制器的一些其它类型信号。一旦包含传感器的器件完成了校准过程，所述方法可以结束（例如，进行到图5的框510）。

虽然图8显示了与校准过程相关联的特定序列步骤，应了解，序列可以被修改同时达到基本相同的结果。例如，不是等待计算与所有传感器相关联的校准系数，直到器件已通过整个序列取向被转动并且所有传感器数据已被收集，而是一旦传感器的足够传感器数据被收集，特定传感器的校准系数可以被计算。此外，虽然各种命令和指示结合图8中所示的实施例被讨论，命令和指示可以不同于上面所讨论的那些。对结合图8所讨论的校准方法的实施例的各种其它修改可以在不脱离本发明主题的范围内进行。

现在参照图9，图9根据示例实施例，说明了通过其系统（例如，图3的系统300）可以将包含传感器的器件900关于固定坐标系（由轴910、912、914表示的）放置的预定序列取向901-906的例子。更具体地说，图9旨在显示序列取向，通过其器件处理系统（例如，图3的器件处理系统350）可以在校准控制器（例如，图3的校准控制器310）的控制下放置多个包含传感器的器件。为了避免弄乱图9，可以使器件900和其它可能器件移动的校准板和板支撑结构未被显示。此外，在图9中，“引脚1”顶面指示符931被示为器件900的顶面930上的实心黑圆。为了在只有器件900的底面932被显示的取向上（例如,取向903-906）指示器件900的相应拐角，“引脚1”底面指示符933被示为器件900的底面932上的白色填充圆。

在实施例中，当器件900在每个取向901-906时，源自器件900内的加速计和磁强计（例如，图2的加速计212-214和磁强计232-234）的传感器数据可以被收集。相反，当器件900以预定旋转速度从一个取向移动到另一个取向时，源自陀螺仪（例如，图2的陀螺仪222-224）的传感器数据可以被收集。在图9的示例序列中，器件900被转动到多个取向901-906，其中正交器件固定轴920与正交固定轴910、912，914对齐。在实施例中，器件900通过绕固定轴910、912、914中的一个轴旋转器件900，从一个取向转动。根据实施例，能够实现图9中所示的取向901-906的校准系统会能够至少绕两个固定正交轴（例如，X轴910和Z轴914）旋转器件900。在其它实施例中，校准系统可以能够绕单一轴（例如，正如在图6和图7中所示的实施例中）旋转器件，或者校准系统可以能够绕所有三个正交轴旋转器件。

在图9的例子中，为了进一步说明的目的，可以假设被检测到的主加速度、力或场沿着固定坐标系的Z轴914是最强的。例如，重力向量可以在-Z方向沿着Z轴914延伸。因此，在第一取向901中，由于沿着器件固定z轴的重力，器件900会经历+1G加速度，以及由于沿着器件固定x轴和y轴的重力，经历0G加速度。如果器件900绕固定X轴910被旋转（例如，通过图3的器件处理系统350）90度到第二取向902，由于沿着器件固定y轴的重力，器件900会经历+1G加速度，以及由于沿着器件固定x轴和z轴的重力，经历0G加速度。如果器件900随后绕固定X轴910被旋转90度到第三取向903，由于沿着器件固定z轴的重力，器件900会经历-1G加速度，以及由于沿着器件固定x轴和y轴的重力，经历0G加速度。如果器件900随后绕固定X轴910被旋转90度到第四取向904，由于沿着器件固定y轴的重力，器件900会经历-1G加速度，以及由于沿着器件固定x轴和z轴的重力，经历0G加速度。如果器件900随后绕固定Y轴912被旋转90度到第五取向905，由于沿着器件固定x轴的重力，器件900会经历-1G加速度，以及由于沿着器件固定y轴和z轴的重力，经历0G加速度。最终，如果器件900随后绕固定Y轴912被旋转180度到第六取向906，由于沿着器件固定x轴的重力，器件900会经历+1G加速度，以及由于沿着器件固定y轴和z轴的重力，经历0G加速度。

在示例实施例中，器件900可以包括三轴加速计（例如，图2，器件900包括x轴加速计212、y轴加速计213和z轴加速计214），并且每个加速计与相应的器件固定轴920相关联。当器件900在每个取向901-906时，校准控制器的实施例可以给器件900发送校准命令，其中当在给定取向901-906时，每个校准命令会指示哪个加速计输出应该被收集。更具体地说，在该示例中，每个校准命令会指示采样应该从对应于当前与固定Z轴914对齐的器件固定轴920的加速计中收集。此外，校准命令可以指示对齐（例如，在正方向或负方向上）方向。换句话说，每个校准命令可以指示器件900被放置的取向901-906。在实施例中，在收集有关给定器件固定轴的加速计数据之后，器件900的微控制器（例如，图2的微控制器280）可以计算与该轴相关联的加速计的校准系数，并将校准系数存储在存储器（例如，图2的存储器282）中。

在另一个示例实施例中，器件900可以包括三轴磁强计（例如，图2,器件900包括x轴磁强计232、y轴磁强计233和z轴磁强计234），并且假设例如被检测到的主磁场沿着固定坐标系的Z轴914是最强的。每个磁强计可以与相应的器件固定轴920相关联。当器件900在每个取向901-906时，校准控制器的实施例可以给器件900发送校准命令，其中当在给定取向901-906时，每个校准指令会指示哪个磁强计输出应该被收集。更具体地说，在该示例中，每个校准命令会指示采样应该从对应于当前与固定Z轴914对齐的器件固定轴920的磁强计中收集。此外，校准命令可以指示对齐（例如，在正方向或负方向上）方向。在实施例中，在收集有关给定器件固定轴的磁强计数据之后，器件900的微控制器（例如，图2的微控制器280）可以计算与该轴相关联的磁强计的校准系数，并将校准系数存储在存储器（例如，图2的存储器282）中。

在另一个实施例中，器件900可以包括三轴陀螺仪（例如，图2，器件900包括x轴陀螺仪222、y轴陀螺仪223和z轴陀螺仪224），并且每个陀螺仪可以与对应的器件固定轴920相关联。当器件900在取向901-906之间旋转时，校准控制器的实施例可以给器件900发送校准命令，并且当在取向901-906之间旋转时，每个校准指令会指示哪个陀螺仪输出应该被收集。更具体地说，在该示例中，每个校准命令会指示采样应该从对应于器件900绕其旋转的器件固定轴920的陀螺仪中收集。此外，校准命令可以指示旋转方向（例如，在正方向或负方向上）和/或旋转速度。在实施例中，在收集给定器件固定轴的陀螺仪数据之后，器件900的微控制器（例如，图2的微控制器280）可以计算与该轴相关联的陀螺仪的校准系数，并将校准系数存储在存储器（例如，图2的存储器282）中。

应了解，图9旨在显示预定序列取向901-906的例子，并且所显示的例子不应该被解释为限定。其它预定序列可以包括以不同的顺序通过取向901-906转动器件、通过取向901-906的子集转动器件和/或通过不同于图9中所示的另外和/或不同的取向转动器件。此外，在每个取向901-906，器件固定轴920的其中一个与重力或磁场的主取向对齐（例如，与固定坐标系的Z轴914对齐），并且其它器件固定轴920位于与Z轴正交的平面上。因此，最大的传感器输出值会被期望来自与Z轴914对齐的器件固定轴相关联的传感器，并且可忽略不计的传感器输出值会被期望来自与没有与Z轴914对齐的器件固定轴相关联的传感器。在其它实施例中，器件可以通过一系列的取向被转动，其中没有器件固定轴在该一系列的取向与重力或磁场的主取向对齐。在这种实施例中，重力或磁场强度的分量可以沿着多个器件固定轴被经历，并且校准系数可以因此被计算出。

例如，根据示例实施例，图10说明了通过其系统（例如，图3的系统300）可以将包含传感器的器件1000关于固定坐标系（由轴1010、1012、1014表示的）放置的预定序列取向1001、1002的例子。在图10，“引脚1”顶面指示符1031被显示在取向1001的器件1000的顶面1030上，以及“引脚1”底面指示符1033被显示在取向1002的器件1000的底面1032上。

再次，在实施例中，当器件1000在每个取向1001、1002时，源自器件1000内的加速计和磁强计（例如，图2的加速计212-214和磁强计232-234）的传感器数据可以被收集。相反，当器件1000以预定旋转速度绕固定轴1010、1012、1014从一个取向移动到另一个取向时，源自陀螺仪（例如，图2的陀螺仪222-224）的传感器数据可以被收集。在图10的示例序列中，器件1000从第一取向1001，其中每个正交器件固定轴1020成角度地偏离相应的正交固定轴1010、1012、1014大约45度，被转动到第二取向1002，其中每个正交器件固定轴1020成角度地偏离相应的固定轴1010、1012、1014大约225度。在实施例中，器件900通过绕固定轴910、912、914中的一个旋转器件900从一个取向转动。在实施例中，器件固定轴1020和相应的固定轴1010、1012、1014之间的角偏离可以通过使用被配置以相对于电机旋转轴（例如，图3的电机356）45度角支撑校准板（例如，图3的校准板370）的板支撑结构（例如，图3的板支撑结构354）被实现。

在图10的例子中，当被感测的主力沿着固定坐标系的Z轴1014是最强时，近似相等的加速度（例如，约+/-0.33G）应该被器件1000的三轴加速计的每个加速计感测。根据实施例，校准控制器给器件1000在每个取向1001、1002发送命令，并在收集每个器件固定轴的加速计数据之后，器件1000的微控制器（例如，图2的微控制器280）可以使用适当的向量数学计算每个加速计的校准系数。在实施例中，器件1000可以随后将校准系数存储在存储器（例如，图2的存储器282）中。

同样，当被感测的主磁场沿着固定坐标系的Z轴1014是最强时，近似相等的磁场强度的大小应该被器件1000的三轴磁强计的每个磁强计所感测到。根据实施例，校准控制器给器件1000在每个取向1001、1002发送命令，并在收集每个器件固定轴的磁强计数据之后，器件1000的微控制器（例如，图2的微控制器280）可以使用适当的向量数学计算每个磁强计的校准系数。在实施例中，器件1000可以随后将校准系数存储在存储器（例如，图2的存储器282）中。

用于校准多个包含传感器的器件的系统的实施例包括板支撑结构、一个或多个电机、电机控制模块和校准控制模块。板支撑结构被配置以将校准板保持在相对于所述板支撑结构的固定位置。所述一个或多个电机被配置以绕固定坐标系的一个或多个轴旋转所述板支撑结构。所述电机控制模块被配置以将电机控制信号发送到所述一个或多个电机以使所述一个或多个电机通过一系列相对于所述固定坐标系的取向移动所述板支撑结构。所述校准控制模块被配置以通过通信结构将信号发送到所述多个被装载到所述校准板的多个插座内的包含传感器的器件，其中当所述板支撑结构处于或移向所述系列取向的每个取向时，所述信号使所述包含传感器的器件生成传感器数据。

用于校准多个包含传感器的器件的方法的实施例包括将电机控制信号发送到一个或多个电机以使所述一个或多个电机通过一系列相对于固定坐标系的取向移动板支撑结构。所述板支撑结构被配置以将校准板保持在相对于所述板支撑结构的固定位置，并且所述校准板包括所述多个包含传感器的器件被安装在其内的多个插座。所述方法还包括通过通信结构将信号发送到所述多个包含传感器的器件。当所述板支撑结构处于或移向所述系列取向的每个取向时，所述信号使所述包含传感器的器件生成传感器数据。

在包含在本发明的各个附图中所显示的连接线旨在表示各种元素之间的示例功能关系和/或物理耦合。应注意，很多替代或额外功能关系或物理连接可以存在于主题的实施例中。此外，某些术语可以同样只是为了参考的目的在本发明中被使用，从而不旨在限定，并且除非语境清楚地指示，术语“第一”、“第二”、以及关于结构的其它数字术语不暗示序列或顺序。

上述描述提及“连接”或“耦合”在一起的元素或节点或特征。正如本发明所使用的，除非另有明确说明，“连接”指一个元素被直接连接到另一个元素（或者与另一个元素通信），并且不一定是机械地连接。同样，除非另有明确说明，“耦合”指一个元素被直接或间接连接到另一个元素（或者与另一个元素直接地/间接地通信），并且不一定是机械地耦合。因此，虽然附图中所显示的示意图描述了元素的示例性排布，但是额外的中间元素、器件、特征、或组件可以存在于描述的主题的实施例中。

虽然至少一个示例实施例在上述详细说明中已被提出了，应认识到还存在大量的变化。还应认识到示例实施例或本发明的实施例不旨在以任何方式限定范围、适用性、或依据权利要求主张的发明主题的配置。当然，上述详细描述将给本领域所属技术人员提供一条便捷的路线图以用于实施实施例或者本发明所描述的实施例。应了解在不脱离权利要求所定义的范围情况下，元素的功能和排布可以做各种变化，其中该范围包括在提交本专利申请时侯的已知的等同物以及可预见的等同物。

Claims (22)

1.一种用于校准多个包含传感器的器件的系统，所述系统包括：

板支撑结构，被配置以将校准板保持在相对于所述板支撑结构的固定位置；

一个或多个电机，被配置以绕固定坐标系的一个或多个轴旋转所述板支撑结构;

电机控制模块，被配置以将电机控制信号发送到所述一个或多个电机以使所述一个或多个电机通过相对于所述固定坐标系的一系列取向移动所述板支撑结构；以及

校准控制模块，被配置以通过通信结构将信号发送到被装载到所述校准板的多个插座内的所述多个包含传感器的器件，其中当所述板支撑结构处于或移向一系列取向的每个取向时，所述信号使所述包含传感器的器件生成传感器数据。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述信号进一步使所述包含传感器的器件使用所述传感器数据计算校准系数，其中所述校准系数是从增益值、增益码、偏移值和偏移码中选择的。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述信号进一步使所述包含传感器的器件将所述校准系数存储在所述包含传感器的器件的存储器中。

4.根据权利要求1所述的系统，还包括：

处理组件，被配置以接收所述传感器数据，以及使用所述传感器数据计算校准系数，其中所述校准系数是从增益值、增益码、偏移值和偏移码中选择的。

5.根据权利要求4所述的系统，进一步包括：

耦合于所述板支撑结构的电路板，其中所述处理组件耦合于所述电路板。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述校准控制模块进一步被配置以从所述包含传感器的器件接收所述传感器数据，以及使用所述传感器数据计算校准系数，其中所述校准系数是从增益值、增益码、偏移值和偏移码中选择的。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述校准控制模块的至少一部分耦合于所述板支撑结构。

8.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

所述校准板，其中所述校准板包括衬底、所述多个插座、第一连接器以及多个导体，其中所述多个插座的每个插座包括被配置以与包含传感器的器件的相应多个触点连接的多个插座触点，所述多个导体被配置以在所述第一连接器和所述多个插座触点之间传送信号，而且所述第一连接器被配置以耦合于所述通信结构。

9.根据权利要求8所述的系统，其中：

所述多个插座的每个插座是由唯一标识符识别的，以及

所述校准控制模块进一步被配置以将所述唯一标识符用作密钥来存储与安装在特定插座内的特定的包含传感器的器件相关的信息。

10.根据权利要求8所述的系统，进一步包括：

所述通信结构，其中所述通信结构包括耦合于所述板支撑结构的第二连接器，其中所述校准板被配置以通过使用合理的力连接所述第一和第二连接器而被耦合于所述板支撑结构，并且其中所述校准板被配置以通过使用合理的力断开所述第一和第二连接器而从所述板支撑结构中移除。

11.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：

被配置以当所述板支撑结构通过一系列取向移动时支撑所述板支撑结构的基底。

12.根据权利要求1所述的系统，其中：

所述板支撑结构进一步被配置以将至少一个额外校准板保持在相对于所述板支撑结构的固定位置；并且

所述校准控制模块进一步被配置以通过所述通信结构将所述信号发送到被装载到所述至少一个额外的校准板的多个插座内的多个包含传感器的器件。

13.一种校准多个包含传感器的器件的方法，所述方法包括以下步骤：

将电机控制信号发送到一个或多个电机以使所述一个或多个电机通过相对于所述固定坐标系的一系列取向移动所述板支撑结构，其中所述板支撑结构被配置以将所述校准板保持在相对于所述板支撑结构的固定位置，以及所述校准板包括所述多个包含传感器的器件被安装在其内的多个插座；以及

通过通信结构将信号发送到所述多个包含传感器的器件，其中当所述板支撑结构处于或移向所述一系列取向的每个取向时，所述信号使所述包含传感器的器件生成所述传感器数据。

14.根据权利要求13所述的方法，其中发送所述电机控制信号包括：

发送所述电机控制信号以使所述一个或多个电机通过包括了至少一个取向的一系列取向移动所述板支撑结构，在所述至少一个取向中，所述包含传感器的器件的器件固定轴与所述固定坐标系的轴对齐，沿所述固定坐标系的轴，存在加速度、力或者场的最大强度。

15.根据权利要求13所述的方法，其中发送所述电机控制信号包括：

发送所述电机控制信号以使所述一个或多个电机通过包括了至少一个取向的一系列取向移动所述板支撑结构，在所述至少一个取向中，所述包含传感器的器件的至少一个器件固定轴从所述固定坐标系的轴成角度偏离，沿所述固定坐标系的轴，存在加速度、力或者场的最大强度。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述信号进一步使所述包含传感器的器件使用所述传感器数据计算校准系数，其中所述校准系数是从增益值、增益码、偏移值和偏移码中选择的。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述信号进一步使所述包含传感器的器件将所述校准系数存储在所述包含传感器的器件的存储器中。

18.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

从所述多个包含传感器的器件接收所述传感器数据；以及

使用所述传感器数据计算校准系数，其中所述校准系数是从增益值、增益码、偏移值和偏移码中选择的。

19.根据权利要求13所述的方法，进一步包括：

在将所述信号发送到所述多个包含传感器的器件之前产生穿过所述板支撑结构的磁场。

20.根据权利要求13所述的方法，进一步包括，在将所述电机控制信号发送到所述一个或多个电机之前：

将所述多个包含传感器的器件装载到所述校准板的所述多个插座内；以及

通过将所述校准板的第一连接器耦合于所述板支撑系统的第二连接器而将所述校准板安装在所述板支撑结构内。

21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括，在完成通过所述系列取向移动所述板支撑结构之后：

通过从所述第二连接器断开所述第一连接器而从所述板支撑结构断开所述校准板；以及

使用所述校准板执行老化处理，其中所述多个包含传感器的器件仍然被装载到所述校准板内。

22.根据权利要求13所述的方法，其中所述多个插座的每个插座是由唯一标识符可识别的，并且其中所述方法进一步包括：

通过将所述唯一标识符用作密钥来存储与安装在特定插座内的特定的包含传感器的器件相关的信息。