JP2005318193A - Ｉｃタグ、パレット、ｉｃタグ位置算出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パレット等に組み込まれたＩＣタグには、搬送時等の高速な対話的通信機能と、通常時の消費電力を低減した電波送出性機能とが求められる。
【解決手段】ＩＣタグ１０のＩＣチップ２０には、定期的に出力信号を出力する定期出力部３６が設けられている。また、外部から電波に基づいて常時入力信号を検出する検出部３２が設けられている。応答部３４は、検出部３２が入力信号を検出すると、即座に処理を行って、対応する出力信号を送受信回路４０に送信する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣタグの電波の送受信態様についての技術、あるいは、この送受信態様に関連する周辺技術に関する。

ＩＣ（集積回路）チップ及びアンテナを備えたＩＣタグ（ＲＦＩＤ）が普及しつつある。ＩＣタグは、例えば、物品を積載して輸送するパレットに組み込まれてその物品の流通や在庫管理等に利用される。

なお、下記特許文献１には、ＩＣタグに対して発した質問波に対応する応答波を、距離の異なる位置に設定した複数の固定アンテナを用いて受信し、その位置を求める技術が開示されている。

特開２００１−１１６５８３号公報

搬送時等において、ＩＣタグが取り付けられた物品をリード／ライタゲートを通過させる場合などには、通信可能時間が限定されたものとなる。このため、ＩＣタグには、リード／ライタゲートからの問い合わせに対し、素早い応答を行える機能が望まれる。一方、倉庫やコンテナ内に保管される場合には、頻繁に通信する必要はなく、また、通信可能な時間も比較的長くとることができる。そこで、ＩＣタグには、定期的にその存在を知らせるための電波の送信が求められるほか、電力消費を抑えた動作も望まれることとなる。また、ＩＣタグの存在位置を検出できると好ましい場合がある。

本発明の目的は、問い合わせ時の即答性と、平常時の電力消費の低減を両立させたＩＣタグを実現することにある。

本発明のさらに別の目的は、複数のＩＣタグが利用されている状況下で、各ＩＣタグの把握が容易となる技術を開発することにある。

本発明のＩＣタグは、電波の受信による入力信号の取得及び出力信号に基づく電波の送信を行うアンテナと、アンテナに接続され、前記入力信号の入力に基づく処理及び前記出力信号を出力する処理を行う集積回路と、を備えたＩＣタグにおいて、前記集積回路は、設定されたタイミングで間欠的に前記出力信号を出力する間欠出力手段と、前記入力信号を常時検知する検知手段と、前記検知手段が入力信号を検知した場合に、即時に対応する処理を行い応答のための出力信号を出力する応答手段と、を備える。

ＩＣタグの集積回路は、典型的には、ＩＣチップとして構成され、送信回路、受信回路、メモリ、制御部等を含んでいる。アンテナは、この送信回路で処理された出力信号に基づいて電波を送信し、また、受信した電波を受信回路で処理して入力信号として取得する。アンテナは、受信用と送信用とが物理的に共通であっても異なっていてもよい。

間欠出力手段は、間欠的に、すなわち定期あるいは不定期な間隔で繰り返して、出力信号を発信する。最適な時間間隔は使用状況によって異なるが、例えば、５秒程度から２０秒程度であることが特に望ましい。時間的余裕があり、電力消費の抑制の要望が強い場合には、１分程度、あるいは、数分程度、数十分程度などと適宜長くすることも可能である。出力信号の内容は特に限定されず、例えばＩＣタグを特定するための特定情報を組み込むことができる。検知手段は、常時、入力信号の入力があったかを検知する。そして、入力があった場合には、応答手段が即時に入力信号に対応する処理を行って、即時に応答信号としての出力信号を送信する。ここで、常時検知するとは、少なくとも通常与えられる入力信号を検知できる程度に短いサンプリング間隔で検知することを示している。このサンプリング間隔は、少なくとも間欠出力手段の出力間隔に比べて短い。また、即時とは、長期の待ち時間等の無駄な時間を費やさず、集積回路の処理能力に応じて十分に早く処理を行うことをいう。なお、ＩＣタグには、典型的には、電池等の内蔵電力源、あるいは、配線を通じて外部から電力提供を受ける手段が備えられ、これに基づいて間欠出力手段を機能させる。

このＩＣタグは、通常の場合においては、間欠的に電波を送信してその存在を外部に知らせる。このため、消費電力を抑え、例えば、電池の消耗を避けることができる。そして、外部から入力信号を送られて働きかけがなされた場合には、短い応答時間で対応する出力信号を送信する。したがって、搬送時等には限られた時間の中で、必要な通信を完了することができる。

望ましくは本発明のＩＣタグにおいて、前記応答手段は、前記間欠出力手段の動作に優先して、前記対応する処理及び応答のための出力信号の出力を行う。すなわち、入力信号を受けた場合には、設定されたタイミングで間欠的に出力信号を出力するための処理よりも、応答のための処理を優先する。なお、一旦応答手段による処理が行われた場合には、しばらくの間（例えば１分間程度）、間欠出力手段の実施の休止、あるいは、検知手段のサンプリング間隔の短縮等を行う等の機能を備えた応答速度を向上のためのモードへと切替を行うようにしてもよい。

望ましくは本発明のＩＣタグにおいて、前記集積回路は、前記間欠出力手段における信号の出力間隔を入力信号に基づいて設定値に固定する設定手段を備える。すなわち、間欠出力手段における出力間隔は、指令のための入力信号を通じて、固定された適当な設定値に設定・変更することができる。したがって、各物品にＩＣタグが付与される場合などＩＣタグが複数用いられるときには、複数ユーザは、目的に応じて、各ＩＣタグの出力間隔を適当な共通した設定値に、あるいは、別々の設定値に固定すればよい。なお、固定される設定値は、必ずしも一つの時間間隔からなる必要はない。例えば、５秒と７秒を交互に繰り返すというように、複数の設定値を規則的に繰り返すように固定することができる。

望ましくは本発明のＩＣタグにおいて、前記集積回路は、複数の識別情報及び対応する相異なる前記設定値が登録された対応テーブルを備え、前記設定手段は、入力信号に基づいて識別情報が与えられた場合に、前記対応テーブルを参照して対応する設定値に設定する。この構成は、特に、識別情報を設定手段以外においても使用する場合に有効となる。例えば、ＩＣタグを付した物品の名称を識別情報として入力することで、その物品の特定と出力間隔の変更を同時に行うことができる。

望ましくは本発明のＩＣタグにおいて、前記識別情報は、ＩＣタグの利用に係る人物または組織を識別する情報である。ＩＣタグの利用に係る人物または組織とは、ＩＣタグ、あるいはその取付先の物品や搬送具についての所有者・所有組織や管理者・管理組織等を指す。例えば、ＩＣタグが取り付けられた搬送具としてのパレットの所有者が、リユース（再使用）のために変更された場合に、その所有者の識別情報を入力することで対応した出力間隔の設定が同時に行われることになる。

あるいは、本発明のＩＣタグにおいて、前記識別情報は、ＩＣタグの利用に係る物品を識別する情報であってもよい。ＩＣタグの利用に係る物品とは、ＩＣタグを付した物品の名称（例えば商品名や機種名）、あるいは、ＩＣタグを付した搬送具を用いて運ばれる物品の名称などを指す。

本発明のパレットは、前記ＩＣタグが組み込まれたことを特徴とするプラスチック製のパレットである。プラスチック製のパレットは、耐久性に優れている。このため、ＩＣタグを組み込んだパレットはリユースして何度も用いられることになる。そのような場合には、上記した特徴をもつＩＣタグを組み込むことで利便性の向上が図られる。

本発明のＩＣタグ位置算出装置は、前記ＩＣタグから間欠的に送信される電波を受波するアンテナであって、異なる複数の箇所にそれぞれ設置されたアンテナと、各アンテナにより受波された電波に対応する受信信号の比較に基づいて前記ＩＣタグの設置位置を算出する算出手段と、を備える。典型的には、アンテナは３個以上設置する。電波の到達距離が限られている場合や、冗長性を持たせることで精度向上を図る場合には、適宜アンテナの個数を増やせばよい。ＩＣタグ位置算出手段の構成は様々に行うことが可能である。例えば、複数のリード／ライタを設け、そのうちのいずれかのリード／ライタに信号を集中させてＩＣタグ位置算出装置とすることができる。また、複数のリード／ライタを設け、そこからの出力を受けるＰＣ等の別装置をＩＣタグ位置算出装置としてもよい。あるいは、アンテナのみ複数で、その受信処理を行うリード／ライタを一つだけ設け、ＩＣタグ位置算出装置とすることも有効である。算出手段は、得られた複数の受信信号を比較することでＩＣタグ位置を算出する。例えば、同じ信号の受信時刻の遅延量をもとに、位置を特定することができる。

望ましくは、本発明のＩＣタグ位置算出装置は、複数のＩＣタグ位置について、各アンテナの受波に係る受信信号強度を登録した登録データを備え、前記算出手段は、前記登録データを参照して前記ＩＣタグの設置位置を算出する。すなわち、ＩＣタグが様々な場所におかれた場合に、各アンテナの受波に係る受信信号強度がどのようなものになるかのデータを採取してデータベース化しておく。そして、このデータと比較することで、ＩＣタグの位置を確実に特定することが可能となる。

以下に、本実施の形態に係るＩＣタグについて説明する。このＩＣタグは周知の様々な用途に利用することができるが、ここでは、その性能を十分に発揮できる一形態として、物品を搭載してその搬送や保管に用いられるパレットに取り付けられた場合を想定した説明を行う。

図１は、本実施の形態に係るＩＣタグ１０の概略的な構成ブロック図である。ＩＣタグ１０は、ＩＣチップ２０、アンテナ６０及び電池７０を備えている。これらは樹脂製フィルム等の基材上に設けられ、一体となったＩＣタグ１０を形成している。

ＩＣチップ２０は、樹脂製の基盤上に作成された集積回路からなり、主たる機能構成として、演算部３０、送受信回路４０、記憶部５０を含んでいる。演算部３０は、組み込まれたプログラムに従って演算や制御を行うための構成であり、検出部３２、応答部３４、定期出力部３６、設定部３８を備えている。検出部３２は、送受信回路４０から入力される入力信号を常時監視し、有効な信号の入力を検出する。応答部３４は、検出部３２が有効な入力信号を検出した場合に、プログラムに従ってその入力信号を処理する。そして、必要に応じて、対応する出力信号を送受信回路４０に出力する。定期出力部３６は、設定された定期的な間隔で、送受信回路４０に所定の出力信号を出力する。この所定の出力信号は、外部の装置に対しＩＣタグ１０の存在を検知させるために供するものである。出力信号には、あらかじめ記憶部５０に登録されたＩＣタグ１０の識別情報等を含めることができる。設定部３８は、定期出力部３６が出力信号を発信する定期間隔の設定を行うために設けられている。設定は、送受信回路４０から入力される入力信号に基づいて行われる。

送受信回路４０は、送信回路及び受信回路を兼ね備えた回路であり、演算部３０及びアンテナ６０と接続されている。そして、演算部３０が出力する出力信号に基づいてアンテナ６０から電波の送信を行う機能と、アンテナ６０が取得した電波を処理し演算部３０への入力信号に変換する機能とを備えている。取り扱う電波の周波数は特に限定されない。しかし、パレットに取り付けられた場合には、比較的遠方との通信が可能であることが望ましく、特にＵＨＦ帯（波長約１ｍ〜１０ｃｍ）、あるいは、それを含むマイクロ波（波長約１ｍ以下）の利用が有効となる。送受信回路４０は、必要に応じてこうした周波数を発する発信回路を備え、信号の処理を行っている。

記憶部５０は、ＲＯＭ（Read-Only Memory）あるいはＲＡＭ（Random-Access Memory）によって構成されている。記憶部５０には、このＩＣタグ１０自体の識別情報や、パレットの所有者情報、パレットの利用に係る物品の属性情報（物品名やその識別番号、出荷日や出荷先などの流通情報）の情報が記憶されている。また、記憶部５０は、対応テーブル５２を備えている。対応テーブル５２は、複数の識別情報からなるパレット所有者候補情報と各識別情報に対応づけられた出力間隔値候補情報とを含むテーブルである。

パレットは一般に流通過程において複数の組織（工場、倉庫、会社等）にまたがって一貫して利用される。そして、その最終段階において他の物品の搬送や保管のために再利用される。パレット所有者候補情報は、このリユースを含むパレットの循環過程において所有者となりうる者の識別情報（代表者名や組織名、あるいはそれを符号化したものなど）である。また、出力間隔値候値補情報は、各パレット所有者毎に異なる値に設定された出力間隔値の情報である。

リユースされたパレットに新しい所有者についての識別情報が入力されると、その識別情報は記憶部５０に記憶される。また、設定部３８は、対応テーブル５２を参照し、この識別情報と対応する出力間隔値を取得する。そして、定期出力部３６に対しこの出力間隔値でもって定期的に出力信号を出力させる設定を行う。出力間隔値は、電池７０の消耗と、出力信号を受信する外部装置の便宜とを考慮して決定される。例えば５秒程度から２０秒程度の時間が割り振られることとなる。

アンテナ６０は、電波の送波及び受波を行うための構成であり、例えばコイルアンテナによって構成される。また、電池７０は、ＩＣチップ２０に電力供給をする手段として設けられている。アンテナ６０を動作させるエネルギーもこの電池７０から供給される。

次に、ＩＣタグ１０の動作について説明する。パレットに取り付けられたＩＣタグ１０は、取り付け前あるいは取り付け後に、その循環過程における利用可能性に基づいて、パレット所有者候補情報及び対応する出力間隔値候補情報が入力され、対応テーブル５２に登録される。また、最初のパレット所有者の識別情報や、パレットに搭載する物品の属性情報等が適宜入力され、記憶部５０に記憶される。そして、設定部３８が、入力された所有者の識別情報に対応する出力間隔値を対応テーブル５２から取得して、定期出力部３６に設定する。

ＩＣタグ１０は、通常は、定期出力部３６が設定された出力間隔値に基づいて所定の出力信号を生成し、送受信回路４０に出力する。そして、送受信回路４０は、搬送波をこの出力信号で変調した波形を生成し、アンテナ６０から送波させる。例えば、パレットが倉庫に保管されている場合には、パレットの周囲に設置されたリード／ライタがこの信号を受信して、その存在を把握することができる。出力信号に物品の属性情報等を付加してリード／ライタに送ることも可能である。

パレットが搬送される過程で、リード／ライタを設定したゲートを通過するような場合には、ＩＣタグ１０とリード／ライタとの間で素早い通信を行う必要がある。この通信を可能とするため、ＩＣタグ１０においては、検出部３２が常に待ち受け状態になっている。そして、リード／ライタからの電波に対応した入力信号を検知すると、応答部３４が即座に対応する処理を行うように構成されている。例えば、入力信号からは、ＩＣタグ１０の識別情報についての問い合わせなどがなされると、応答部３４は、記憶部５０から識別情報を取得して、出力信号として送受信回路４０に出力する。応答部３４の処理は、検出部３２が入力信号を検出すると即座に行われる。これにより、外部のリード／ライタと、短時間で対話的に通信を行うことが可能となる。

リユースの過程で、パレットが他の所有者の管理下におかれた場合には、その所有者の識別情報がＩＣタグ１０に入力される。そして、設定部３８がこの識別情報に対応する出力間隔値を取得して定期出力部３６の出力間隔を変更する。したがって、変更前のパレットと変更後のパレットが混在する倉庫等においては、リーダ／ライタは、それぞれのパレットから別々の出力間隔で発生される信号を受信する。これは、複数の信号の干渉を防止するために効果的である他、出力間隔の違いに基づく信号のフィルタアウトや信号検出の精度向上等にも有効である。なお、複数の信号が短い時間周期で同期する状態を防ぐため、各信号周期の最小公倍数を信号の解析時間に比べて大きくとるように設定することが望ましい。例えば、二つの信号について、５秒と１０秒に設定すると両者は１０秒の周期で同期する（ただし位相は必ずしも揃わない）が、５．５秒と１０秒に設定すると、両者は１１０秒の周期で同期することになる。すなわち、仮に両者の位相が揃っている場合でも、（相対的に長い）１１０秒に１度しか電波の送信は重複せず、受信環境が良好なものとなる。

次に図２を用いて、このＩＣタグ１０を組み込んだパレットが倉庫内等に置かれている場合に、その位置を検出するための構成を説明する。プラスチックで作られたパレット８０には、その中央部付近にＩＣタグ１０が組み込まれている。その表面にはボルト締めされた蓋が設けられてＩＣタグ１０を保護している。そして、図示は省略しているが、一般にはパレット８０の上には物品が搭載されている。また、物品が搭載されたパレット８０が、鉛直方向に複数段積み上げられる場合もある。

ＩＣタグ１０からは、定期出力部３６による出力信号に対応した電波が定期的に送波されている。この電波は、パレット８０の周囲に設置された三つのリード／ライタ９０，９２，９４によって受信される。そして、ＩＣタグ位置算出装置としてのＰＣ（パーソナルコンピュータ）１００にその受信信号が入力されている。

ＰＣ１００は、一般的な構成に加え、算出部１０２、登録データ１０４、選択通信部１０６の各構成を備えている。算出部１０２は、ＰＣ１００の演算機能によって形成されており、入力される各リード／ライタ９０，９２，９４からの信号を元に、パレット８０の位置を算出する。算出にあたっては、記憶部に作成された登録データ１０４が参照される。登録データ１０４は、パレット８０を倉庫内の各保管位置に配置した場合における各リード／ライタ９０，９２，９４が検出する受信信号の強度をデータベース化したものである。信号強度の絶対値及び相対的な大きさは、各保管位置によって異なる。そこで、取得した受信信号を登録データと比較し、最もよく一致するデータに対応する保管位置を選び出すことによりパレット位置が計算される。精度を上げるために、登録した複数の設定場所の間に存在する可能性を考慮して、登録データを内挿して比較するなどしてもよい。

選択通信部１０６は、パレット８０と対話的に通信を行う際に用いるリード／ライタを選択するための構成である。すなわち、算出部１０２が算出したパレット位置、あるいは、受信信号強度に基づいて、最も通信を良好に行いうるリード／ライタを選択し、対話的な通信の際にはそのリードライタのみを利用する。これにより、複数のリード／ライタ９０，９２，９４から一斉に電波を送信する場合に起こりうる干渉を回避することが可能となる。なお、リード／ライタは、倉庫の広さに応じて多数設けることが可能である。また、リード／ライタを鉛直方向に異なる位置に配置して、鉛直方向に積まれたパレットの位置を正確に掴むようにしてもよい。

本実施の形態に係るＩＣタグの概略構成を示すブロック図である。 ＩＣタグが組み込まれたパレット位置を算出する構成を説明する図である。

符号の説明

１０ ＩＣタグ、２０ ＩＣチップ、３０ 演算部、３２ 検出部、３４ 応答部、３６ 定期出力部、３８ 設定部、４０ 送受信回路、５０ 記憶部、５２ 対応テーブル、６０ アンテナ、７０ 電池、８０ パレット、９０，９２，９４ リード／ライタ、１００ ＰＣ、１０２ 算出部、１０４ 登録データ、１０６ 選択通信部。

Claims (9)

1. 電波の受信による入力信号の取得及び出力信号に基づく電波の送信を行うアンテナと、このアンテナに接続され、前記入力信号の入力に基づく処理及び前記出力信号を出力する処理を行う集積回路と、
   を備えたＩＣタグにおいて、
   前記集積回路は、
   設定されたタイミングで間欠的に前記出力信号を出力する間欠出力手段と、
   前記入力信号を常時検知する検知手段と、
   前記検知手段が入力信号を検知した場合に、即時に対応する処理を行い応答のための出力信号を出力する応答手段と、
   を備える、ことを特徴とするＩＣタグ。
2. 請求項１に記載のＩＣタグにおいて、
   前記応答手段は、前記間欠出力手段の動作に優先して、前記対応する処理及び応答のための出力信号の出力を行う、ことを特徴とするＩＣタグ。
3. 請求項１に記載のＩＣタグにおいて、
   前記集積回路は、前記間欠出力手段における信号の出力間隔を入力信号に基づいて設定値に固定する設定手段を備える、ことを特徴とするＩＣタグ。
4. 請求項３に記載のＩＣタグにおいて、
   前記集積回路は、複数の識別情報及び対応する相異なる前記設定値が登録された対応テーブルを備え、
   前記設定手段は、入力信号に基づいて識別情報が与えられた場合に、前記対応テーブルを参照して対応する設定値に設定する、ことを特徴とするＩＣタグ。
5. 請求項４に記載のＩＣタグにおいて、
   前記識別情報は、ＩＣタグの利用に係る人物または組織を識別する情報である、ことを特徴とするＩＣタグ。
6. 請求項４に記載のＩＣタグにおいて、
   前記識別情報は、ＩＣタグの利用に係る物品を識別する情報である、ことを特徴とするＩＣタグ。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＩＣタグが組み込まれたことを特徴とするプラスチック製のパレット。
8. 請求項１に記載されたＩＣタグから間欠的に送信される電波を受波するアンテナであって、異なる複数の箇所にそれぞれ設置されたアンテナと、
   各アンテナにより受波された電波に対応する受信信号の比較に基づいて前記ＩＣタグの設置位置を算出する算出手段と、
   を備える、ことを特徴とするＩＣタグ位置算出装置。
9. 請求項８に記載のＩＣタグ位置算出装置において、
   複数のＩＣタグ位置について、各アンテナの受波に係る受信信号強度を登録した登録データを備え、
   前記算出手段は、前記登録データを参照して前記ＩＣタグの設置位置を算出する、ことを特徴とするＩＣタグ位置算出装置。

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