JP2007148840A

JP2007148840A - タグ検出装置

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Publication number: JP2007148840A
Application number: JP2005343064A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Murakawa; 善浩村川; Keiichi Enami; 慶一榎並
Original assignee: Gunze Ltd
Current assignee: Gunze Ltd
Priority date: 2005-11-29
Filing date: 2005-11-29
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2025-11-29
Also published as: JP4602897B2

Abstract

【課題】本発明の目的は、磁気式タグが受信コイル２４から離れた場合であっても、外乱ノイズに影響されることなく確実に磁気式タグを検出する検出装置を提供することにある。
【解決手段】タグ検出装置１０は、交流磁界を発生する励磁手段１２と、検査領域の磁界の変化を検出し、受信信号として出力する受信手段１４と、磁気式タグの磁化反転に起因して生じる高調波成分の電圧波形を取り出す処理手段１６と、その電圧波形を矩形波列に変換する手段３４と、矩形波列数の最小値と最大値を矩形波列数最小設定値と矩形波列数最大設定値として記憶する手段３６と、基本波を方形波に変換する手段３８と、方形波の立ち上がりまたは立ち下がりを基準とする時間において、矩形波列数と記憶された矩形波列数最小設定値と矩形波列数最大設定値の両方に対して比較する手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、商品などに取り付けられたタグによって、物品の移動を監視し、物品の盗難を防止するタグ検出装置に関するものである。

磁気式タグを物品に取り付けて物品の盗難を防止するタグ検出装置がある。図３に従来より使用されているタグ検出装置５０の構成を示す。タグ検出装置５０は、励磁コイル２０と、受信コイル２４と、受信コイル２４からの受信信号の高調波成分のみを取り出す処理手段１６と、取り出した高調波成分の電圧信号の振幅を予め設定しておいた閾値と比較し、閾値よりも大きな信号であれば失効されていない磁気式タグをありと判定する判定手段５２とを含む。ここで言う失効とは、物品を正規に購入し、商店等の外に持ち出しても問題ない場合に、失効器を使って磁気式タグに強い磁界を与え、後述する大バルクハウゼン効果を引き起こさせない状態にすることを言う。失効されていない磁気式タグの有無を判定することによって正規に金品を払ったかどうかを判定する。

上記の励磁コイル２０等はゲートの中に設けられる。ゲートは、一般的に２枚の板等を一定間隔を有して対向させたものである。それぞれの板等の中に励磁コイル２０等が設けられる。ゲート幅は、例えば約９００〜１２００ｍｍであり、そこをタグが取り付けられた物品が通過するようにする。受信コイル２４は２つであり、図４に示すように、励磁コイル２０の内側に受信コイル２４を設ける。励磁コイル２０と受信コイル２４の巻き数は任意である。後述する差動増幅をおこなうために、２つの受信コイル２４の巻き数は同数か同数に近い数である。

磁気式タグはアモルファス金属で形成される。所定周波数で励磁された交流磁界中のアモルファス金属からなる磁気式タグの磁化反転現象は、大バルクハウゼン効果と呼ばれる現象である。大バルクハウゼン効果とは、高透磁性でかつ低保磁力の金属において、外部磁界が、金属固有のある閾値を超えると、急激に金属内に逆磁区が形成され、磁壁が移動して金属の磁化反転が終了する現象である。高透磁性でかつ低保磁力であるアモルファス金属を使った磁気式タグでは容易に大バルクハウゼン効果を引き起こす（図５）。大バルクハウゼン効果による急激な磁化反転に伴う磁界の変化は、ある特定周波数の高調波成分であり、交流磁界の所定周波数成分とともに受信手段１４で受信される。大バルクハウゼン効果は失効器によって発生しないようにすることができる。

処理手段１６は、差動増幅回路２６、ハイパスフィルタ２８、ローパスフィルタ３０、交流増幅回路３２等が含まれる。差動増幅回路２６は２つの受信コイル２４からの受信信号の電位の差をとり、増幅する回路である。図６は、差動増幅の一例を示すグラフであり、上から順番に、差動増幅された信号、２つの受信コイル２４の内の一方の受信コイル２４の受信信号、他方の受信コイル２４の受信信号である。グラフの縦軸は２Ｖ／ｄｉｖであり、横軸は１ｍｓｅｃ／ｄｉｖである。各波形は、振幅の中心が０Ｖとなっている。

ハイパスフィルタ２８とローパスフィルタ３０はバンドパスフィルタに置き換えても良い。処理手段１６は、バンドパスフィルタと交流増幅回路３２とが多段接続されている。

処理手段１６は、差動増幅によって２つの受信コイル２４の受信信号の電位の差分を取り、増幅する。差分された受信信号から大バルクハウゼン効果に伴う高調波成分のみをハイパスフィルタ２８やローパスフィルタ３０などからなる回路によって取り出す。失効された磁気式タグがある場合または磁気式タグがなければ図７（ａ）のように受信信号はほぼ０Ｖとなり、失効されていない磁気式タグがあれば図７（ｂ）のように大バルクハウゼンジャンプによる電圧が現れる。

マイコンなどの演算装置５６が、取り出した高調波成分による信号の振幅を記憶手段５４に予め記憶しておいた振幅の閾値と比較し、その閾値より大きな信号であれば失効されていない磁気式タグをありとして判定している（特許文献１）。例えば、図８に示すように、失効された磁気式タグがある場合または磁気式タグがなければ、検出したい信号と同じ周波数のノイズが現れるのみである。また、図９に示すように、受信コイルから１００ｍｍのところに失効されていない磁気式タグがある場合、検出したい信号が現れる。この信号はノイズよりも大きいためタグ検出装置５０が誤動作するおそれはない。

特開平８−２３５４６０号公報（請求項５または第６ページ）

しかし、磁気式タグと受信手段１４との距離が離れている場合には、大バルクハウゼン効果による磁界の変化の大きさが距離の自乗に反比例して小さくなって受信手段１４で受信されるため、磁気式タグによる高調波成分の信号振幅は外乱ノイズと同程度以下の大きさとなり、閾値と比較判定する方法では検出できない。例えば、図１０のように受信コイルから５００ｍｍのところに失効されていない磁気式タグがある場合、ノイズの方が大きくなる。

また、閾値よりも大きな値の外乱ノイズが発生した場合、失効された磁気式タグがある場合または磁気式タグが無かった場合であっても失効されていない磁気式タグありとして誤判定してしまう。

さらに、モータを搭載する電気機器をゲートの検出領域やゲート近辺で動作させた場合、モータ回転時に、失効されていない磁気式タグによる高調波と同じような周波数成分を持つノイズを連続して発生する場合がある。この場合、失効された磁気式タグがある場合や磁気式タグがない場合であっても、失効されていない磁気式タグありとして誤判定してしまう。

上述のように、磁気式タグによる高調波成分の信号振幅を予め設定した閾値と比較判定する方法は、受信できる距離が制限され、また誤判定を起こす問題があった。この問題によって、来客等が商店等から出る際に誤判定が発生すると、来客等が不愉快な思いをする場合があり、上記の方法を利用する装置では、商店主等が使用をためらったりする場合があった。

そこで本発明の目的は、磁気式タグが受信コイル２４から離れても誤判定が起きにくいタグ検出装置を提供することにある。

本発明のタグ検出装置は、検査領域を通過する物品に取り付けられたアモルファス金属からなる磁気式タグを検出するタグ検出装置であって、前記磁気式タグの保磁力を超える強さの交流磁界を磁気式タグに印加するための励磁手段と、前記検査領域の磁界の変化を検出し、受信信号を生成し出力する受信手段と、前記受信信号から、前記磁気式タグの磁化反転に起因して生じる電圧波形を取り出す処理手段と、磁化反転に起因して生じる前記電圧波形を矩形波列に変換する手段と、予め決められた矩形波列数の最小値と最大値を矩形波列数最小設定値と矩形波列数最大設定値として記憶する手段と、基本波をゼロクロスさせて方形波に変換する手段と、前記方形波の立ち上がりまたは立ち下がりを基準とした一定時間後の定められた期間において、変換された前記矩形波列数と記憶された前記矩形波列数最小設定値と前記矩形波列数最大設定値の両方に対して比較する手段と、を備える。

前記矩形波列数最小設定値より大きくかつ前記矩形波列数最大設定値以下の矩形波列が連続して生じる回数を連続回数として記憶する手段と、前記矩形波列数が前記矩形波列数最小設定値より大きくかつ前記矩形波列数最大設定値以下の状態を連続して前記連続回数発生した場合に、失効されていない磁気式タグがあると判定する手段と、を備える。

前記矩形波列に変換する手段は、閾値以上の電圧を矩形波に変換する手段である。

本発明によると、矩形波列数によって磁気式タグの有無を判定するので、磁気式タグと受信手段との距離が離れた場合であっても、外乱ノイズに影響されることなく確実に磁気式タグを検出することができるようになった。また、失効された磁気式タグがある場合または磁気式タグがない場合であっても、失効されていない磁気式タグありとして誤判定することを防止できる。失効されていない磁気式タグの有無の判定に３つの条件を利用しており、ゲート付近でのモータを搭載する電気機器等による誤判定を防止することができる信頼性の高い装置である。

本発明に係るタグ検出装置について図面を用いて説明する。タグ検出装置は、薬局や本屋や宝石貴金属、メガネ、ビデオ、ＣＤ等の物品を販売または貸し出しをする商店等の出入り口に設置されるゲート状の装置であり、物品にタグを取り付けて、ゲート（検出領域）を通過する際のタグの情報を読み取って、正規に金品を払ったものかどうか判断するものである。タグ情報の読み取り方法は電波式、電磁波式、磁気式の種類がある。本発明は磁気式の読み取り方法によるタグについて取り扱う。

磁気式タグは鉄、ニッケル、コバルト、モリブデンなどを主成分としたアモルファス金属からなる。アモルファス金属を含んだ磁気式タグは、ラベル状のものやファスナー状のものがある。

図１に示すように、本発明のタグ検出装置１０は、磁気式タグの保磁力を超える強さの交流磁界を発生する励磁手段１２と、検査領域の磁界の変化を検出し、その磁界の変化から受信信号を生成し出力する受信手段１４と、受信信号から、磁気式タグの磁化反転に起因して生じる高調波成分の電圧波形を取り出す処理手段１６と、失効されていない磁気式タグの有無を判定する判定手段１８と、を備える。

励磁手段１２、受信手段１４、処理手段１６、判定手段１８は商店などの出入り口に設置されるゲートに設けられる。ゲートは、従来と同じく２枚の板等を対向させたものであり、それぞれの板等に励磁手段１２等が設けられる。この２枚の板等の間が検出領域となる。

励磁手段１２は、励磁コイル２０と励磁コイル２０に磁界を発生させるための励磁電源２２からなる。励磁電源２２は、励磁コイル２０に磁界を発生さるため、所定周波数の正弦波からなる交流電圧を発生する。所定周波数は約１００〜４００Ｈｚ、好ましくは約２００〜４００Ｈｚ、最適には約３００Ｈｚの周波数帯である。励磁コイル２０に流れる電流は約０．５〜２Ａ程度、好ましくは１．０〜２Ａ程度である。励磁コイルは、磁気式タグの保磁力を越える強さの交流磁界を発生する。磁気式タグの保磁力を超える磁界強度は数十〜数百ミリガウス程度である。

受信手段１４は、励磁コイル２０が出力した磁界を受信するための受信コイル２４からなる。失効されていない磁気式タグが検査領域内にあれば大バルクハウゼン効果による磁界の変化がおこる。１つの励磁コイル２０に対して２つの受信コイル２４を設ける。２つの受信コイル２４の巻き数は同数か同数に近い数である。受信コイル２４は、検出領域の交流磁界を検出し、受信信号として出力する。

処理手段１６は、受信信号を処理するアナログ回路からなる。アナログ回路は、磁気式タグの磁化反転に起因して生じる波形を取り出す。具体的な回路としては、従来技術で説明したように、差動増幅回路２６、ハイパスフィルタ２８、ローパスフィルタ３０、交流増幅回路３２等が含まれる。磁化反転に起因して生じる電圧波形は約３０００〜７０００Ｈｚ、好ましくは約４０００〜６０００Ｈｚの特定周波数帯の波形である。

判定手段１８は、磁化反転に起因して生じる電圧波形を矩形波列に変換する手段３４と、予め決められた矩形波列数の最小値と最大値を矩形波列数最小設定値と矩形波列数最大設定値として記憶する手段３６と、基本波をゼロクロスさせて方形波に変換する手段３８と、方形波の立ち上がりまたは立ち下がりを基準とする一定時間後の定められた期間において、変換された矩形波列数を記憶された矩形波列数最小設定値と矩形波列数最大設定値の両方に対して比較する手段と、を備える。なお、矩形波列は、矩形波が並んだものであり、矩形波列数は矩形波列中の矩形波の数であるとする。

矩形波列に変換する手段３４は、閾値以上の電圧を飽和させて矩形波に変換する回路である。従来技術で説明したように、磁気式タグの影響による電圧よりもノイズによる電圧の方が高い場合があるので、閾値は、検査領域内で失効されていない磁気式タグが受信コイル２４から最も離れたときに磁化反転に起因して生じる高調波成分の電圧を基準に決定する。閾値以上の電圧とノイズとが所定の電圧まで飽和し、頂点がフラットな矩形波に変換される。

図２（ａ）に示すように、差動増幅回路２６で取り出された電圧波形は、基本波（正弦波）４４の振幅の頂点付近で大バルクハウゼンジャンプによる電圧４６が現れる。この基本波４４および大バルクハウゼンジャンプによる電圧４６は、ハイパスフィルタ２８などを通過させて高調波成分のみをとりだし、矩形波列に変換する手段３４によって図２（ｂ）に示すような矩形波列４８に変換される。また、基本波４４には種々の要因によるノイズ４６ａも含まれ、基本波４４の振幅の頂点に現れたり、それ以外の部分にも現れたりする。ノイズ４６ａであっても、上述した閾値以上であれば矩形波列４８ａに変換される。なお、図２（ａ）では頂点付近から離れた場所にノイズ４６ａを示しているが、頂点付近にも含まれる場合がある。

上記の矩形波列数最小設定値は、失効された磁気式タグがある場合または磁気式タグがない場合に、方形波４７の立ち上がりまたは立ち下がりを基準とした一定時間後の定められた期間におけるノイズによる矩形波列数である。また矩形波列数最大設定値は、失効されていない磁気式タグによって発生した電圧波形を矩形波に変換したときの矩形波の数に矩形波列数最小設定値の値を加えた値である。失効されていない磁気式タグによって発生した電圧波形を矩形波に変換したときの矩形波の数は、実例として、２〜６の値が多い。この矩形波列数最小設定値と矩形波列数最大設定値を記憶する手段３６は、コンピュータで使用されるメモリなどである。

方形波に変換する手段３８は、図２（ａ）に示す基本波４４が０Ｖになるタイミングで図２（ｂ）に示すような立ち上がりまたは立ち下がりとなる方形波４７を生成する。基本波４４の周波数は、例えば約３００Ｈｚである。

なお、方形波は一定時間ごとにオンとオフが繰り返される電圧であり、矩形波はオンとオフの時間が異なる電圧であるとする。

比較する手段は、マイコンやシーケンサなどの演算装置４０である。図２（ｂ）に示すように、比較する手段は、例えば時間ｔａを基準とした一定時間後である時間ｔ１〜ｔ２の間の矩形波列数を矩形波列数最小設定値と矩形波列数最大設定値の両方に対して比較する。これは、大バルクハウゼンジャンプによる電圧４６が基本波４４の振幅の頂点付近に現れるのを利用している。すなわち、大バルクハウゼンジャンプによる電圧４６が基本波４４の振幅の頂点付近に周期的に現れるため、この周期的な一定時間に現れる矩形波の矩形波列数を矩形波列数最大設定値と矩形波列数最小設定値の両方に対して比較すればノイズによる影響を低くすることができる。図２（ｂ）では、矩形波列４８ａはノイズ４６ａによって生成されたものであるが、時間ｔ１〜ｔ２の間以外にあるので無視される。

判定手段１８は、矩形波列数最小設定値より大きくかつ矩形波列数最大設定値以下の矩形波列が連続して生じる回数を連続回数として記憶する手段４２を含む。この連続回数を記憶する手段はコンピュータに使用されるメモリなどである。符号３６と４２の記憶する手段は１つのメモリにまとめられていても良い。

比較する手段による比較の結果、矩形波列数が矩形波列数最小設定値より大きくかつ矩形波列数最大設定値以下の状態で、かつ、この状態が連続して上記の連続回数発生した場合に、失効されていない磁気式タグありと判定する手段を備える。本発明では上記の３つの数値条件を利用して判定をおこない、判定の精度を高めている。

判定の方法について図２（ｂ）を利用して説明する。例えば、比較する手段は方形波４７の立ち上がりを基準として上記比較をおこなうとする。また、矩形波列数最小設定値を２、矩形波列数最大設定値を６、連続回数を３回と記憶しておく。時間ｔａ，ｔｃ，ｔｅの３つの連続した立ち上がりのタイミングを基準として時間ｔ１〜ｔ２の間の矩形波列数を矩形波列数最小設定値と矩形波列数最大設定値の両方に対して比較する。図２（ｂ）の場合、時間ｔａ，ｔｃ，ｔｅの３つの連続した立ち上がりのタイミングを基準とした時間ｔ１〜ｔ２の間の全てにおいて、矩形波列数が５であるので、矩形波列数最小設定値２、矩形波列数最大設定値６、連続回数３回のすべて条件を満足することになり、失効されていない磁気式タグありとして判定する。

上で説明した本発明によれば、ノイズの影響によって矩形波列が発生し、かつ、ノイズによる矩形波列の発生するタイミングが基本波４４の振幅の頂点付近に現れる場合、ノイズによる矩形波列数が矩形波列数最小設定値より大きくかつ矩形波列数最大設定値以下の状態であっても、その状態が記憶した連続回数だけ発生しない限り、失効されていない磁気式タグありとして誤判定することはない。したがって、単に矩形波列数を矩形波列数最小設定値と矩形波列数最大設定値の両方に対して比較するよりも判定の精度が高い。例えば、ノイズは一般に使用される電力系統の周波数（５０Ｈｚや６０Ｈｚ）で発生することが多く、基本波４４の周波数が約３００Ｈｚであればノイズと基本波４４とは５倍や６倍の周波数の差があり、判定手段１８が誤判定することはない。

また、本発明によれば、モータを搭載する電気機器による誤判定がなくなる。例えば、内蔵モータを搭載するディジタルカメラや携帯電話のズーム機能をゲートの検出領域やゲート近辺で動作させた場合、内蔵モータ回転時に、失効されていない磁気式タグによる高調波と同じような周波数成分を持つノイズが連続して発生する場合がある。このとき、失効されていない磁気式タグありとして誤判定する可能性があるが、連続して発生するノイズに起因する矩形波列数が矩形波列数最大設定値よりも多くなる場合が多く、誤判定する確率が低い。本発明は、矩形波列数最小設定値、矩形波列数最大設定値、連続回数の３つの条件を利用することによって誤判定を極めて少なくし、使用しやすい装置となっている。３つの条件を最適に設定することによって信頼性の高い装置となる。

以上、本発明について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。上述の実施形態では、図２（ｂ）の方形波４７の立ち上がりを利用したが、立ち下がりを利用しても良い。また、立ち上がりと立ち下がりの両方を利用しても良い。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

本発明のタグ検出装置の構成を示す図である。（ａ）は基本波に大バルクハウゼンジャンプによる電圧が現れている図であり、（ｂ）は方形波と矩形波列との関係を示す図である。従来のタグ検出装置の構成を示す図である。励磁コイルと受信コイルとをゲートに納めたときの図である。アモルファス金属のヒステリシス曲線を示す図である。差動増幅を示すグラフであり、上から差動増幅された信号、２つの受信コイルの内の一方の受信コイルの受信信号、他方の受信コイルの受信信号である。大バルクハウゼンジャンプによる電圧を検出する図であり、（ａ）は磁気式タグが無い場合の図であり、（ｂ）は失効されていない磁気式タグがある場合の図である。磁気式タグがない場合のノイズを示す図である。失効されていない磁気式タグが受信コイルから１００ｍｍのところにあるときの受信結果を示す図である。失効されていない磁気式タグが受信コイルから５００ｍｍのところにあるときの受信結果を示す図である。

符号の説明

１０，５０：タグ検出装置
１２：励磁手段
１４：受信手段
１６：処理手段
１８，５２：判定手段
２０：励磁コイル
２２：励磁電源
２４：受信コイル
２６：差動増幅回路
２８：ハイパスフィルタ
３０：ローパスフィルタ
３２：交流増幅回路
３４：矩形波列に変換する回路
３６：矩形波列数最小設定値と矩形波列数最大設定値を記憶する手段
３８：方形波に変換する手段
４０，５６：演算装置
４２：連続回数を記憶する手段
４４：基本波
４６：大バルクハウゼンジャンプによる電圧
４７：方形波
４８：矩形波列
５５：振幅の閾値を記憶する手段

Claims

検査領域を通過する物品に取り付けられたアモルファス金属からなる磁気式タグを検出するタグ検出装置であって、
前記磁気式タグの保磁力を超える強さの交流磁界を発生する励磁手段と、
前記検査領域の磁界を検出し、受信信号を生成する受信手段と、
前記受信信号から、前記磁気式タグの磁化反転に起因して生じる電圧波形を取り出す処理手段と、
磁化反転に起因して生じる前記電圧波形を矩形波列に変換する手段と、
予め決められた矩形波列数の最小値と最大値をそれぞれ矩形波列数最小設定値と矩形波列数最大設定値として記憶する手段と、
基本波をゼロクロスさせて方形波に変換する手段と、
前記方形波の立ち上がりまたは立ち下がりを基準とする定められた時間において、変換された前記矩形波列数を記憶された前記矩形波列数最小設定値と前記矩形波列数最大設定値の両方に対して比較する手段と、
を備えたタグ検出装置。
前記矩形波列数最小設定値より大きくかつ前記矩形波列数最大設定値以下の矩形波列が連続して生じる回数を連続回数として記憶する手段と、
前記矩形波列数が前記矩形波列数最小設定値より大きくかつ前記矩形波列数最大設定値以下の状態を連続して前記連続回数発生した場合に、失効されていない磁気式タグがあると判定する手段と、
を備えた請求項１に記載のタグ検出装置。
前記矩形波列に変換する手段は、閾値以上の電圧を矩形波に変換する手段である請求項１または２に記載のタグ検出装置。