JP2005331347A - 測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】
簡便に測定を行うことができる測定システムを提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明に係る測定システムは、容器１０内の分量や個数を測定するための測定システム１であって、容器１０に取付けられたＲＦＩＤタグ２０と、ＲＦＩＤタグ２０と通信可能な範囲に配置され、ＲＦＩＤタグ２０との間で通信を行うリーダ／ライタ装置３０とを備えたものである。そして、リーダ／ライタ装置３０は、水が通信を遮断することによってＲＦＩＤタグ２０と通信不可能な場合には、当該通信不可能なＲＦＩＤタグ２０の周辺に水があることを検知し、ＲＦＩＤタグ２０と通信可能な場合には、当該通信可能なＲＦＩＤタグ２０の周辺に水がないことを検知する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、測定システムに関し、特に、無線タグを用いて容器に収容された内容物の分量や個数を測定するための測定システムに関する。

従来から、容器内の水位を測定する各種方法が提案されている。例えば、容器内の水位を水位計によって直接測定する方法、容器内の水圧から水位を測定する方法等がある。また、他の一例として、容器に水を流入させる給水装置に流量計を設け、水の流量から容器内の水位を算出する方法もある。従来の測定装置においては、水位計や検出機器と測定装置との間を接続する配線等が必要となる。そのため、容器周辺に配線が設けられ、水位の測定だけであっても簡単に測定することができない。

近年、近接型のＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグを用いたシステムが開発されてきた。このＲＦＩＤシステムにおいては、電磁誘導の原理を利用した方法によって、リーダ／ライタ装置とＲＦＩＤタグとの通信が可能となる。このリーダ／ライタ装置は、アンテナを介して、通信対象となるＲＦＩＤタグと通信する。ＲＦＩＤタグは、パッシブ型である場合、電池を内蔵しない。ＲＦＩＤタグは、自身のアンテナコイルを介して、リーダ／ライタ装置からのキャリア信号を受信し、このキャリア信号から電力供給を受ける。

このようなＲＦＩＤタグを用いたＲＦＩＤシステムの一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されたＲＦＩＤシステムにおいては、データライブラリを認識するために、ＲＦＩＤタグを用いている。ＲＦＩＤタグには、データライブラリを認識する識別情報が格納されている。このＲＦＩＤシステムにおいては、この識別情報をリーダ／ライタ装置によって読取ることによって、データライブラリが認識される。
特開２００４−０３９１７３号公報

このように、従来の測定装置では、水位測定を行うときに容器周辺に配線が配設されるため、簡便に測定を行うことができないという問題点があった。
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、簡便に測定を行うことができる測定システムを提供することを目的とする。

本発明に係る測定システムは、容器に収容された内容物の分量又は個数を測定するための測定システムであって、前記容器に取付けられた無線タグと、当該無線タグと通信可能な範囲に配置され、前記無線タグとの間で通信を行うリーダ／ライタ装置とを備え、前記内容物は、当該通信を遮断する材料から構成され、前記リーダ／ライタ装置は、前記内容物が通信を遮断することによって前記無線タグと通信不可能な場合には、当該通信不可能な無線タグの周辺に前記内容物があることを検知し、前記無線タグと通信可能な場合には、当該通信可能な無線タグの周辺に前記内容物がないことを検知するものである。このような構成においては、無線タグとリーダ／ライタ装置との無線通信を利用して内容物の有無を検知することができるので、簡便に測定することができる。

好適には、前記無線タグは、前記内容物が投入される前記容器の投入口の付近に取付けられ、前記リーダ／ライタ装置は、当該投入口の付近に取付けられた無線タグが通信不可能な状態を検出し、前記容器が前記内容物によって満たされることを検知する。これによって、内容物が容器を満たしたことを簡便に検知することができる。

さらに好適には、前記無線タグは、前記内容物が排出される前記容器の排出口の付近に取付けられ、前記リーダ／ライタ装置は、当該排出口の付近に取付けられた無線タグが通信可能な状態を検出し、前記容器が空であることを検知する。これによって、容器が空になったことを簡便に検知することができる。

また、前記内容物が変動する方向に配列された複数の前記無線タグを備え、リーダ／ライタ装置は、通信不可能な状態の無線タグを検出するとともに、通信可能な状態の無線タグとを検出し、前記内容物が当該通信不可能な無線タグと通信可能な無線タグとの間に位置することを検知することができる。これによって、無線タグとリーダ／ライタ装置との無線通信によって内容物の位置を検知することができるので、簡便に測定することができる。

他方、本発明に係る測定システムは、容器に収容された内容物の分量又は個数を測定するための測定システムであって、前記容器に取付けられ、前記内容物が変動する方向に配列された第１の無線タグと第２の無線タグと、当該第１の無線タグ及び第２の無線タグのそれぞれと通信可能な範囲に配置され、前記第１の無線タグ及び第２の無線タグと通信を行うリーダ／ライタ装置とを備え、前記内容物は、当該通信を遮断する材料から構成され、前記リーダ／ライタ装置は、前記内容物が通信を遮断することによって前記第１の無線タグと通信不可能であって、前記第２の無線タグと通信可能である場合には、前記内容物が変動する変動面が前記第１の無線タグと前記第２の無線タグとの間に位置することを検知する。このような構成においては、無線タグとリーダ／ライタ装置との無線通信を利用して内容物の有無を検知することができるので、簡便に測定することができる。

さらに、前記内容物を、液体とすることができ、前記無線タグは、当該内容物が液体である場合には当該液体が吸収する周波数によって前記リーダ／ライタ装置と通信を行う。さらにまた、前記内容物を、金属とすることができ、前記無線タグは、当該内容物が金属である場合には当該金属が反射する周波数によって前記リーダ／ライタ装置と通信を行う。

またさらに、前記無線タグは、所定情報を読取り及び／又は書込み可能に格納し、前記リーダ／ライタ装置は、前記無線タグと通信した場合には、当該通信に関した前記所定情報を前記無線タグに書込むことができる。これによって、内容物の有無に関する履歴を容易に記録することができる。

本発明によれば、簡便に測定を行うことができる測定システムを提供することができる。

本発明に係る測定システムは、無線タグ、これと通信するリーダ／ライタ装置を用いて容器内の内容物の分量や個数を測定するものである。具体的には、この測定システムは、リーダ／ライタ装置と無線タグとの通信が遮断されることによって分量や個数を測定するものである。本発明の実施の形態においては、本発明に係る測定システムを水量計測に適用した場合について説明する。
以下、本発明を実施するための最良の形態について図を参照しながら説明する。

発明の実施の形態１．
発明の実施の形態１においては、容器の満水を検知する場合について説明する。
まず、図１を用いて、本発明に係る測定システムであるＲＦＩＤシステムの全体構成について説明する。図１は、このＲＦＩＤシステムの一構成例を示す構成図であり、符号１によってＲＦＩＤシステムが全体的に示されている。

図１（ａ）の模式図に、ＲＦＩＤシステム１の基本構成の一例が示されている。また、図１（ｂ）は、このＲＦＩＤシステム１を矢印方向（図中左方）から観察した断面模式図である。図１に示すように、ＲＦＩＤシステム１は、容器１０、ＲＦＩＤタグ２０、リーダ／ライタ装置３０を備えている。
容器１０は、金属等ではなく、無線通信に影響を与えない素材を用いて構成されている。この容器１０は、上方から水を給水・補充し、下方から出水する構造を有する。

ＲＦＩＤタグ２０は、無線通信によって駆動する非接触ＩＣタグである。ＲＦＩＤタグ２０は、水に吸収されやすい周波数によって通信を行う種類のＲＦＩＤタグである。具体的には、ＲＦＩＤタグ２０は、搬送波の周波数が高い種類のＲＦＩＤタグとすることができる。

本実施形態においては、容器１０の満水を検知するので、ＲＦＩＤタグ２０は、容器１０の上端付近に１個貼付されている。ＲＦＩＤタグ２０は、１個に限らず、複数設けてもよい。また、ＲＦＩＤタグ２０は、水の入った容器１０に貼付されるので、防水のためにパッキングしてもよい。
ＲＦＩＤタグ２０は、図１においては、容器１０の外表面に貼り付けられている。ＲＦＩＤタグ２０は、容器１０の内側面に貼り付けたり、容器１０に埋め込んだりすることもできる。容器１０の外表面にＲＦＩＤタグ２０を貼り付ける場合には、容器１０の形成後に後付することができるので、ＲＦＩＤタグ２０を簡便に取付けることができる。特に、容器１０の内部が見えない構造を有する場合には、ＲＦＩＤタグ２０を容器１０の外表面に貼り付ける方が精度よく貼り付けることができる。

このようなＲＦＩＤタグ２０は、後述するように、水位を測定する目盛として機能するので、小型であることが望ましい。このＲＦＩＤタグ２０は、一例として、略２．５ｍｍ角のコイルオンチップ形状とすることができる。図１（ｃ）の模式図に、コイルオンチップ形状のＲＦＩＤタグ２０の一構成例が示されている。図１（ｃ）において、２００はＩＣチップ、２０１はアンテナコイル、２０２は表面保護膜、２０３はアンテナコイル接続端子である。

ＩＣチップ２００は、図示しないが、メモリ、コントロール回路、電源生成回路、アンテナコイル２０１から電波を受信する受信回路、アンテナコイル２０１にデータを送信する送信回路を有する。アンテナコイル２０１は、このＩＣチップ２００上に形成されている。アンテナコイル２０１は、表面保護膜２０２の下に、略矩形スパイラル状に一体形成されている。また、表面保護膜２０２は、酸化シリコン膜や樹脂膜等を用いて形成された絶縁性の膜である。

アンテナコイル２０１を構成する導体は、金属蒸着層、金属めっき層を含む多層構造になっている。また、アンテナコイル２０１は、無電解めっき法、電気めっき法、精密電鋳法により形成することができる。このアンテナコイル２０１が形成されたＩＣチップ２００の形成面側には、ＩＣチップ２００のアンテナコイル接続端子２０３が形成されている。

リーダ／ライタ装置３０は、ＲＦＩＤタグ２０と通信してＲＦＩＤタグ２０のＩＣチップ２００に格納された各種情報を読取ったり、ＩＣチップ２００に各種情報を書込んだりする装置である。このリーダ／ライタ装置３０は、後述するように、ＲＦＩＤタグ２０との通信が遮断されたことを検知する。
リーダ／ライタ装置３０は、アンテナ３１０を備えている。このアンテナ３１０は、ＲＦＩＤタグ２０と通信可能な範囲に配置されている。すなわち、リーダ／ライタ装置３０は、通常の状態において、ＲＦＩＤタグ２０とアンテナ３１０とが通信可能となるように配設される。

このようなＲＦＩＤシステム１は、次のように、容器１０の満水を検知する。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、容器１０内には、図１の点線の下まで水が入っているとする。この時点では、ＲＦＩＤタグ２０の周辺には水がないので、リーダ／ライタ装置３０とＲＦＩＤタグ２０との間で通信が可能となっている。この状態から、水を容器１０に補充していく。すると、ＲＦＩＤタグ２０のところまで補充したとき、ＲＦＩＤタグ２０の周辺に水が存在する。

ＲＦＩＤタグ２０の周囲に水があると、リーダ／ライタ装置３０が発生させてアンテナ３１０から出力した電波が水に吸収される。ＲＦＩＤタグ２０は、アンテナ３１０からの電波を受信することができないので、ＩＣチップ２００を駆動する起電力を発生することができない。これによって、ＲＦＩＤタグ２０が動作することができないので、リーダ／ライタ装置３０との間で通信不可となる。リーダ／ライタ装置３０は、ＲＦＩＤタグ２０との間の通信不可能な状態を検出することによって、容器１０が満水になったことを検知することができる。

以上のように、本発明に係るＲＦＩＤシステム１においては、リーダ／ライタ装置３０とＲＦＩＤタグ２０との通信の可否によって、容器１０内の水が満水となったことを簡便に検知することが可能となる。さらに、無線通信によって駆動するＲＦＩＤタグ２０を用いるので、ＲＦＩＤタグ２０を駆動するための電源や配線を容器１０に設ける必要がない。従って、容器１０にＲＦＩＤタグ２０を配設する単純な構造によってＲＦＩＤシステム１を構成することができる。

発明の実施の形態２．
発明の実施の形態１においては、容器１０の満水を検知する場合について説明したが、発明の実施の形態２においては、容器１０の空を検知する場合について説明する。
図２（ａ）の模式図に、ＲＦＩＤシステム１の基本構成の一例が示されている。また、図２（ｂ）は、このＲＦＩＤシステム１を矢印方向（図中左方）から観察した断面模式図である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、ＲＦＩＤタグ２０は、本実施形態のように容器１０の空を検知する場合には、容器１０の底部付近に貼付されている。このＲＦＩＤタグ２０は、満水を検知する場合と同様に、１個配設すればよいが、複数設けてもよい。また、ＲＦＩＤタグ２０の配置位置に応じて、アンテナ３１０がＲＦＩＤタグ２０と通信可能となるように、その配置位置も変更される。

このようなＲＦＩＤシステム１は、次のように、容器１０の空を検知する。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、容器１０内には、図２の点線の下まで水が入っているとする。この時点では、ＲＦＩＤタグ２０の周辺に水があるので、発明の実施の形態１において説明したように、リーダ／ライタ装置３０は、ＲＦＩＤタグ２０と通信不可となっている。この状態から、水を使用し、ＲＦＩＤタグ２０のところまで使用したとする。このとき、ＲＦＩＤタグ２０の周辺に水がなくなるので、リーダ／ライタ装置３０とＲＦＩＤタグ２０との間の通信が可能になる。これによって、リーダ／ライタ装置３０は、ＲＦＩＤタグ２０との間の通信可能な状態を検出することによって、容器１０が空になったことを検知することができる。

以上のように、本発明に係るＲＦＩＤシステム１によれば、発明の実施の形態１と同様に、容器１０内の水が空となったことを簡便に検知することが可能となる。さらに、ＲＦＩＤタグ２０を用いてＲＦＩＤシステム１の構造を単純にすることができる。

発明の実施の形態３．
発明の実施の形態３においては、容器１０の残量を検知する場合について説明する。
図３（ａ）の模式図に、ＲＦＩＤシステム１の基本構成の一例が示されている。また、図３（ｂ）は、このＲＦＩＤシステム１を矢印方向（図中左方）から観察した断面模式図である。図３に示すように、ＲＦＩＤシステム１は、７個のＲＦＩＤタグ２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７を備えている。これらＲＦＩＤタグ２１〜２７は、ＲＦＩＤタグ２０と同じＲＦＩＤタグである。さらに、リーダ／ライタ装置３０は、７個のアンテナ３１１，３１２，３１３，３１４，３１５，３１６，３１７備えている。これらアンテナ３１１〜３１７は、アンテナ３１０と同じアンテナである。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ＲＦＩＤタグ２１〜２７は、容器１０の底部付近から上部付近に亘って貼付されている。これらＲＦＩＤタグ２１〜２７は、上下方向に略等間隔で配列されている。例えば、これらＲＦＩＤタグ２１〜２７を近接した状態で配列することができる。

複数のアンテナ３１１〜３１７は、リーダ／ライタ装置３０に設けられている。これらアンテナ３１１〜３１７はそれぞれ、各ＲＦＩＤタグ２１〜２７と通信可能となるように配設される。例えば、各アンテナ３１１〜３１７は、ＲＦＩＤタグ２１〜２７に対向した状態で配置されている。

このようなＲＦＩＤシステム１は、次のように、容器１０の残量を検知する。
図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、容器１０内には、図３の点線の下まで水が入っているとする。この時点では、リーダ／ライタ装置３０は、上側の４個のＲＦＩＤタグ２１〜２４周辺には水がないので、これら４個のＲＦＩＤタグ２１〜２４と通信可能である。さらに、下側の３個のＲＦＩＤタグ２５〜２７周辺には水があるので、これら３個のＲＦＩＤタグ２５〜２７とリーダ／ライタ装置３０とは通信することができない。

リーダ／ライタ装置３０は、通信可能なＲＦＩＤタグ２１〜２４、通信不可のＲＦＩＤタグ２５〜２７を検出する。これによって、リーダ／ライタ装置３０は、上方から４個目のＲＦＩＤタグ２４と５個目のＲＦＩＤタグ２５の間に水の水位があることを検知することができる。また、ＲＦＩＤタグ２１，２７は、上端付近、底部付近に貼付されている。これによって、リーダ／ライタ装置３０は、発明の実施の形態１，２に示したように、容器１０の満水、空を検知するができる。

ＲＦＩＤタグ２１〜２７は、読み書き可能に各種情報を格納することができる。この機能を用いて、リーダ／ライタ装置３０は、ＲＦＩＤタグ２１〜２７と通信可能な状態で通信を行ったときの日時をＲＦＩＤタグ２１〜２７に書込むこともできる。この場合には、リーダ／ライタ装置３０は、ＲＦＩＤタグ２１〜２７から書込んだ通信日時を読取ることによって、容器１０内の水残量の減少履歴を認識することができる。

以上のように、本発明に係るＲＦＩＤシステム１によれば、複数のＲＦＩＤタグ２１〜２７を目盛として用いることによって、容器１０内の水量を簡便に検知することが可能となる。特に、ＲＦＩＤタグ２１〜２７が小型の場合には、水量を測定する目盛の単位幅が小さくなるので、水量を精度よく測定することができる。さらに、ＲＦＩＤタグ２１〜２７を用いることによって、発明の実施の形態１，２と同様に、ＲＦＩＤシステム１の構造を単純にすることができる。

なお、本実施形態においては、水を例にして液量測定する測定システムについて説明したが、液体は水に限られない。このシステムにおけるＲＦＩＤタグは、この液体の種類に応じてＲＦＩＤタグの種類が変更される。具体的には、ＲＦＩＤタグは、液体が吸収する周波数でリーダ／ライタ装置と通信するＲＦＩＤタグに変更される。さらに、本実施形態においては、水を例にして液量計測する測定システムについて説明したが、本発明は、液量測定に限られず、種々の計測に適用可能である。

さらになお、液体に限らず、金属とすることも可能である。この場合には、容器内の金属がリーダ／ライタ装置から出力された電波を反射するので、リーダ／ライタ装置とＲＦＩＤタグとが通信不可となる。金属の場合には、この金属が容器側面のＲＦＩＤタグの周辺に位置しやすいように、金属が容器内側面に密着するのが好ましい。好適には、水銀のような液体金属が考えられる。

本発明に係るＲＦＩＤシステムの一構成例を示す図である。 本発明に係るＲＦＩＤシステムの他の構成例を示す図である。 本発明に係るＲＦＩＤシステムの他の構成例を示す図である。

符号の説明

１…ＲＦＩＤシステム、１０…容器、２０〜２７…ＲＦＩＤタグ、
３０…リーダ／ライタ装置、３１０〜３１７…アンテナ
２００…ＩＣチップ、２０１…アンテナコイル、２０２…表面保護膜、
２０３…アンテナコイル接続端子、

Claims (8)

1. 容器に収容された内容物の分量又は個数を測定するための測定システムであって、
   前記容器に取付けられた無線タグと、
   当該無線タグと通信可能な範囲に配置され、前記無線タグとの間で通信を行うリーダ／ライタ装置とを備え、
   前記内容物は、当該通信を遮断する材料から構成され、
   前記リーダ／ライタ装置は、前記内容物が通信を遮断することによって前記無線タグと通信不可能な場合には、当該通信不可能な無線タグの周辺に前記内容物があることを検知し、
   前記無線タグと通信可能な場合には、当該通信可能な無線タグの周辺に前記内容物がないことを検知する測定システム。
2. 前記無線タグは、前記内容物が投入される前記容器の投入口の付近に取付けられ、
   前記リーダ／ライタ装置は、当該投入口の付近に取付けられた無線タグが通信不可能な状態を検出し、前記容器が前記内容物によって満たされることを検知することを特徴とする請求項１記載の測定システム。
3. 前記無線タグは、前記内容物が排出される前記容器の排出口の付近に取付けられ、
   前記リーダ／ライタ装置は、当該排出口の付近に取付けられた無線タグが通信可能な状態を検出し、前記容器が空であることを検知することを特徴とする請求項１記載の測定システム。
4. 前記内容物が変動する方向に配列された複数の前記無線タグを備え、
   リーダ／ライタ装置は、通信不可能な状態の無線タグを検出するとともに、通信可能な状態の無線タグとを検出し、前記内容物が当該通信不可能な無線タグと通信可能な無線タグとの間に位置することを検知することを特徴とする請求項１記載の測定システム。
5. 容器に収容された内容物の分量又は個数を測定するための測定システムであって、
   前記容器に取付けられ、前記内容物が変動する方向に配列された第１の無線タグと第２の無線タグと、
   当該第１の無線タグ及び第２の無線タグのそれぞれと通信可能な範囲に配置され、前記第１の無線タグ及び第２の無線タグと通信を行うリーダ／ライタ装置とを備え、
   前記内容物は、当該通信を遮断する材料から構成され、
   前記リーダ／ライタ装置は、前記内容物が通信を遮断することによって前記第１の無線タグと通信不可能であって、前記第２の無線タグと通信可能である場合には、前記内容物が変動する変動面が前記第１の無線タグと前記第２の無線タグとの間に位置することを検知する測定システム。
6. 前記内容物は、液体であって、
   前記無線タグは、当該内容物が液体である場合には当該液体が吸収する周波数によって前記リーダ／ライタ装置と通信を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の測定システム。
7. 前記内容物は、金属であって、
   前記無線タグは、当該内容物が金属である場合には当該金属が反射する周波数によって前記リーダ／ライタ装置と通信を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の測定システム。
8. 前記無線タグは、所定情報を読取り及び／又は書込み可能に格納し、
   前記リーダ／ライタ装置は、前記無線タグと通信した場合には、当該通信に関した前記所定情報を前記無線タグに書込むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の測定システム。

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