JP2007198982A

JP2007198982A - 物品の定位置確認システム、物品の定位置確認方法及び異常箇所検出方法

Info

Publication number: JP2007198982A
Application number: JP2006019801A
Authority: JP
Inventors: Tomoo Misaki; 友雄三崎
Original assignee: Nomura Research Institute Ltd
Current assignee: Nomura Research Institute Ltd
Priority date: 2006-01-27
Filing date: 2006-01-27
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2026-01-27
Also published as: JP4791836B2

Abstract

【課題】複数物品が予め決められた間隔及び順番を保って存在していることを確認できる技術の提供。
【解決手段】管理装置12と、第１のダクト16に貼着された第１のRFIDタグ18と、第２のダクト20に貼着された第２のRFIDタグ22からなる物品の定位置確認システム10。管理装置12は、自己のID及び第２のRFIDタグ22のIDを格納する記憶手段を備え、自己のIDを電波で放射した後、第２のRFIDタグ22のIDを受信した場合に正常と判定し、受信できない場合には異常と判定する。各RFIDタグは、自己のID及び送信側IDを格納するメモリと、送信側IDを受信した場合に自己のIDを電波で放射する機能を備え、その電波出力は予め設定された距離間でのみ通信可能に設定されている。第１のRFIDタグ18のメモリ36には管理装置12のIDが送信側IDとして設定されており、第２のRFIDタグ22のメモリ36には、第１のRFIDタグのIDが送信側IDとして設定されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、各物品に固着したRFIDタグ相互間の交信を利用して、各物品が定位置に存在することを確認する技術に関する。

個々の物品に超小型のRFIDタグ（無線ICタグ）を貼り付け、各物品に関する情報の管理を非接触で行うことが実用化されている。
例えば、非特許文献１に示すように、回転寿司の皿の裏側にRFIDタグを貼り付けておき、精算時にリーダで各皿のIDを読み取ることにより、瞬時に合計金額を弾き出すことが行われている。
また、特許文献１においては、製造ラインにおいてワークに取り付けられる各指示書にRFIDタグを内蔵させておき、検査時にリーダで各指示書のIDを読み取ることによって指示書の脱落を検知し、製造工程における作業漏れをチェックする技術が開示されている。
［NETWORK調査隊］ICタグはどんな場所で使われている？ -- No.2 ［平成１８年１月１２日検索］インターネットURL:http://itpro.nikkeibp.co.jp/article/COLUMN/20051118/224878/ 特開２００５−３８０１５

図１２(a)は、このようなRFIDタグを利用した物品の存在確認システム70を示す概念図であり、各物品72にRFIDタグ74が貼り付けられており、ＰＣ等の管理装置12に接続されたリーダライタ14のアンテナ38と各RFIDタグ74とが電波（電磁波）を介して非接触で交信する様子が描かれている。
各RFIDタグ74のメモリには、それぞれユニークなIDが格納されており、管理装置12から出力されたID送信要求がリーダライタ14を介してアンテナ38から放射されると、これを受信した各RFIDタグ74は自己のIDを電波に乗せて返信する。
リーダライタ14を介して各RFIDタグ74からのIDを取り込んだ管理装置12は、事前に登録されたIDのリストを参照することにより、各物品72の存否を確認することが可能となる。
図においては、４番目に位置すべき物品に取り付けたRFIDタグからIDが返されないこととなり、これにより管理装置12は当該物品の消失を検知することができる。

このように、従来の存在確認システム70ではRFIDタグ74を取り付けた物品72が消失した場合や、電波が届かないほど遠くに移動した場合には、その事実を管理装置12の側で認識することができる。
しかしながら、図１２(b)に示すように、物品72間の配置順が入れ替わった場合（２番目の物品と３番目の物品）、あるいは物品72が本来の位置から若干ずれた場合（４番目の物品）には、各物品72のRFIDタグ74からIDが送信されることとなるため、管理装置12の側で入れ替わりや移動の事実を把握することができなかった。
このため、従来のシステムでも複数の物品が電波到達範囲内に存在していることを単純に確認する用途には使えるが、複数の物品が予め決められた間隔及び順番を保って存在していることを確認する用途には適用できないという問題があった。

この発明は、従来の上記問題を解決するために案出されたものであり、複数物品が予め決められた間隔及び順番を保って存在していることを確認できるシステムを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載した物品の定位置確認システムは、管理装置と、それぞれ別個の物品に固着された複数のRFIDタグからなるシステムであって、上記管理装置は、自己のID及び最後尾に位置すべきRFIDタグのIDを格納しておく記憶手段と、自己のIDを含む電波を放射した後、最後尾に位置すべき物品に固着されたRFIDタグのIDを含む電波を受信した場合には正常と判定し、これを受信できない場合には異常と判定する手段を備え、上記の各RFIDタグは、自己のID及び送信側IDを格納しておくメモリと、送信側IDが含まれている電波を受信した場合に、自己のIDを含む電波を放射する機能を備え、各RFIDタグの電波出力は、予め設定された距離間でのみ通信可能なレベルに調整されており、先頭に位置すべき物品に固着されたRFIDタグのメモリには、管理装置のIDが送信側IDとして設定されており、残りのRFIDタグのメモリには、一つ前に位置すべき物品に固着されたRFIDタグのIDが送信側IDとして設定されていることを特徴としている。

また、請求項２に記載した物品の定位置確認方法は、自己のIDの他に、管理装置のIDを送信側IDとしてメモリに記憶し、当該送信側IDを含む電波を受信した場合に、自己のIDを含む電波を予め設定された距離間でのみ通信可能な出力で放射する機能を備えたRFIDタグを、先頭に位置すべき物品に固着する工程と、自己のIDの他に、一つ前に位置すべき物品に固着したRFIDタグのIDを送信側IDとしてメモリに記憶し、当該送信側IDを含む電波を受信した場合に、自己のIDを含む電波を予め設定された距離間でのみ通信可能な出力で放射する機能を備えたRFIDタグを、それぞれ別個の物品に固着する工程と、管理装置のIDを含む電波を放射する工程と、最後尾に位置すべき物品に固着したRFIDタグのIDを含む電波を受信した場合に正常と判定し、これを受信できない場合に異常と判定する工程とからなることを特徴としている。

請求項３に記載した物品の定位置確認方法は、請求項２に記載した方法において異常と判定された場合に、各物品に固着したRFIDタグに対し、一つ前に位置すべき物品に固着したRFIDタグのIDを含む電波を、物品の逆順に放射する工程と、最後尾に位置すべき物品のRFIDタグのIDを含む電波を受信できなくなった時点で、当該RFIDタグを固着した物品について異常が発生したものと認定する工程とからなることを特徴としている。

請求項１に記載した物品の定位置確認システム及び請求項２に記載した物品の定位置確認方法にあっては、先頭に位置すべき物品に固着されたRFIDタグには固有IDの他に管理装置のIDが送信側IDとして格納されており、残りの物品に固着されたRFIDタグには固有IDの他に一つ前に位置すべき物品に固着したRFIDタグのIDが送信側IDとして格納されており、各RFIDタグは所定の送信側IDを受信した場合に限り自己のIDを含む電波を放射するように仕組まれている。また、各RFIDタグから放射される電波は、予め設定された距離内でのみ到達可能となされている。そして、管理装置が自己のIDを含む電波を放射した後、最後尾に位置すべき物品に固着したRFIDタグのIDを含む電波を受信した場合に正常と判定され、それ以外の場合には異常と判定される。
以上の結果、各物品が予め設定された順番で整列され、しかも物品間の距離が予め設定された間隔を維持している場合にのみ正常判定がなされ、物品の順番が入れ違っている場合や、物品間の距離が拡大している場合には最後尾のRFIDタグから管理装置に電波が届くことがなく、異常と判定されることとなる。
このため、各物品が予め設定された間隔及び順番で配置されていることを確認することが可能となる。

請求項３に記載した物品の定位置確認方法によれば、物品の配列（順序、間隔）について異常と判定された場合に、その異常事態が発生している箇所を探知可能となる。

図１は、この発明に係る第１の定位置確認システム10の全体構成図であり、このシステム10は、ＰＣ等のコンピュータよりなる管理装置12と、この管理装置12に接続されたリーダライタ14と、第１のダクト16と、この第１のダクトに貼着された第１のRFIDタグ18と、第２のダクト20と、この第２のダクト20に貼着された第２のRFIDタグ22とを備えている。
管理装置12には、OS及び専用のアプリケーションプログラムがセットアップされており、これらのプログラムに従ってCPUが動作することにより、このシステム10を実現するための各種処理が実行される。
また、第１のRFIDタグ18と第２のRFIDタグ22は、例えば10cm以下の距離で隣接配置されている。
上記リーダライタ14は、少なくとも第１のRFIDタグ18に到達可能な電波出力を備えている。

図２は、第１のRFIDタグ18及び第２のRFIDタグ22の内部構造を示す概念図であり、コイルアンテナ30と、送受信部32と、制御部34と、メモリ36を備えている。
制御部34は、例えばPAL（登録商標／Programmable Array Logicの略）等のロジック回路によって構成されている。
第１のRFIDタグ18及び第２のRFIDタグ22は、ともに内部電源を有さないパッシブタイプであり、コイルアンテナ30が電波を捕捉すると電磁誘導作用によって動作電力が生成され、各部に供給される仕組みを備えている。

メモリ36には、自己の固有IDの他に、送信側IDが格納されている。すなわち、第１のRFIDタグ18の場合には送信側IDとして管理装置12のIDが、また第２のRFIDタグ22の場合には送信側IDとして第１のRFIDタグ18のIDが格納されている。
また、第１のRFIDタグ18としては、電波の有効到達距離が例えば10cmのものが採用されるのに対し、第２のRFIDタグ22としては、少なくともリーダライタ14のアンテナ38に到達可能な電波出力を備えたものが採用される。図１において、２点鎖線で描かれた円αは第１のRFIDタグ18の電波到達領域を示しており、点線で描かれた円βは第２のRFIDタグ22の電波到達領域を示している。
RFIDタグの電波出力は一般に、コイルアンテナ30の巻回数を加減したり、電波の周波数を変更することで調整される。

図３は、第１のRFIDタグ18及び第２のRFIDタグ22の動作手順を示すフローチャートであり、それぞれ所定波長の電波を受信すると（Ｓ10）、コイルアンテナによって動作電力が生成される（Ｓ12）。
つぎに、送受信部32によって受信電波が復調され、送信側IDが抽出される（Ｓ14）。
つぎに、制御部34がこの受信した送信側IDとメモリ36内に格納された送信側IDとを比較し、送信側IDが一致するか否かを判定する（Ｓ16）。
ここで両者の一致が確認されると、制御部34はメモリ36内に格納された自己のIDを抽出する（Ｓ18）。
このIDを含むデータは、送受信部32で変調された後、コイルアンテナ30から所定波長の電波に乗せて放射される（Ｓ20）。
これに対し送信側IDが一致しない場合には、自己のIDを含む電波が放射されることはない。

図４は、管理装置12の動作手順を示すフローチャートであり、自己のIDを含むデータを、リーダライタ14のアンテナ38から所定波長の電波に乗せて放射した後（Ｓ20）、最後尾のRFIDタグ（この場合は第２のRFIDタグ22）のIDが含まれた電波を受信した場合に正常と判定し（Ｓ22、Ｓ24）、そうでない場合には異常事態発生と判定する（Ｓ22、Ｓ26）。

図５は、このような動作特性を備えた管理装置12、第１のRFIDタグ18、第２のRFIDタグ22間の連係を示すフローチャートであり、管理装置12から自己のIDを伴う電波が放射されると、これを受信した第１のRFIDタグ18は（Ｓ32）、送信側IDの一致を確認した後（Ｓ34）、自己のIDを伴う電波を放射する（Ｓ36）。
この電波を受信した第２のRFIDタグ22は（Ｓ38）、送信側IDの一致を確認した後（Ｓ40）、自己のIDを伴う電波を放射する（Ｓ42）。
この電波を受信した管理装置12は、送信側IDの一致を確認した後（Ｓ46）、正常判定を下す（Ｓ48）。

これに対し、図６に示すように、第１のダクト16から第２のダクト20が外れ、第１のRFIDタグ18と第２のRFIDタグ22間の距離が10cmよりも拡大した場合には、第１のRFIDタグ18から放射された電波が第２のRFIDタグ22に到達できなくなる。
この結果、第２のRFIDタグ22から電波が放射されることもないため、管理装置12は第１のRFIDタグ18と第２のRFIDタグ22間の距離が拡大したこと、すなわち第１のダクト16から第２のダクト18が外れたことを検知可能となる。

この第１の定位置確認システム10を、例えば原子炉内に配設された各ダクト間の連結部分に適用することにより、安全区域に設置した管理装置12によって危険区域内で発生した配管事故を遠隔的に探知可能となる。
同様のことは近接センサ及び送信機を各ダクトに取り付けることによっても実現可能であるが、このシステム10のようにRFIDタグを用いることにより、システム構成の簡素化や低コスト化が可能となる。
また、上記のようにパッシブタイプのRFIDタグを用いることでバッテリの交換が不要となり、メンテナンスの容易化も実現可能となる。

なお、図６の場合でも、リーダライタ14から放射された電波は第２のRFIDタグ22に到達しているが、そこに含まれているのは管理装置12のIDであり、予め送信側IDとして設定された第１のRFIDタグ18のIDとは一致しないため、第２のRFIDタグ22の制御部34は送信側IDの不一致と判定する。
このため、第２のRFIDタグ22から電波が放射されることはない。

図７は、この発明に係る第２の定位置確認システム40の全体構成図であり、このシステム40は、管理装置12と、リーダライタ14と、リーダライタ14の第１のアンテナ42及び第２のアンテナ44と、第１の物品46と、第２の物品48と、第３の物品50と、第４の物品52と、第５の物品54と、各物品に貼着されたRFIDタグ56a〜56eとを備えている。
また、第１の物品46〜第５の物品54は、それぞれに貼着されたRFIDタグ間の距離が例えば10cmとなるように、一直線上に位置決め配置されている。

各RFIDタグ56a〜56eは、図２に示したのと同様、コイルアンテナ30と、送受信部32と、制御部34と、メモリ36を備えたパッシブタイプのものよりなる。
第１の物品46に貼着されたRFIDタグ56aのメモリ36には、自己の固有IDの他に、管理装置12のIDが送信側IDとして格納されている。また、第２の物品48〜第５の物品54に貼着されたRFIDタグ56b〜56eのメモリ36には、自己の固有IDの他に、一つ前に位置するRFIDタグのIDが送信側IDとして格納されている。
第１の物品46〜第４の物品52に貼着されたRFIDタグ56a〜56dの電波出力は、到達距離が例えば10cmとなるように調整されているのに対し、第５の物品54に貼着されたRFIDタグ56eは、少なくともリーダライタ14の第２のアンテナ44に到達可能な電波出力を備えている。
図７において、２点鎖線で描かれた円γは、各RFIDタグ56a〜56dの電波到達領域を示している。

各RFIDタグの動作手順は図３のフローチャートに示した通りであり、管理装置12の動作手順も図４のフローチャートに示した通りであるため、重複記載を省略する。
また、管理装置12と各RFIDタグ56a〜56e間の連係動作も、基本的には図５に示したものと同様であり、相互に連携するRFIDタグの数が増えた点のみが異なっている。
すなわち、管理装置12から自己のIDを伴う電波が放射されると、これを受信した第１の物品46のRFIDタグ56aは、送信側IDの一致を確認した後、自己のIDを伴う電波を放射する。この電波を受信した第２の物品48のRFIDタグ56bは、送信側IDの一致を確認した後、自己のIDを伴う電波を放射する。この電波を受信した第３の物品50のRFIDタグ56cは、送信側IDの正当性を確認した後、自己のIDを伴う電波を放射する。この電波を受信した第４の物品52のRFIDタグ56dは、送信側IDの一致を確認した後、自己のIDを伴う電波を放射する。この電波を受信した第５の物品54のRFIDタグ56eは、送信側IDの一致を確認した後、自己のIDを伴う電波を放射する。この電波を受信した管理装置12は、送信側IDの一致を確認した後、正常判定を下す。

これに対し、図８に示すように、第２の物品48と第３の物品50の位置が入れ替わった場合には、第１の物品46のRFIDタグ56aから放射された電波が第２の物品48のRFIDタグ56bに到達できなくなり、各RFIDタグ間の情報の伝達が遮断されることとなる。
この結果、第５の物品54に貼着されたRFIDタグ56eのIDを含む電波が管理装置12に到達することもないため、管理装置12は異常事態の発生を認識可能となる。

また、図９に示すように、第４の物品52が物品の整列から一定の距離以上外れた場合には、第３の物品50のRFIDタグ56cから放射された電波が第４の物品50のRFIDタグ56dに到達できなくなり、各RFIDタグ間の情報の伝達が遮断されることとなる。
この結果、第５の物品54に貼着されたRFIDタグ56eのIDを含む電波が管理装置12に到達することもないため、管理装置12は異常事態の発生を認識可能となる。

この第２の定位置確認システム40は、例えば複数の部品を決められた順序及び間隔で組み付ける必要のある製品の検査工程に応用できる。
すなわち、各部品に上記のRFIDタグを貼着しておくことにより、製品完成後に管理装置12から先頭に位置すべき部品のRFIDタグに対して自己のIDを含む電波を放射し、最後尾に位置すべき部品のRFIDタグのIDを受信できれば「ＯＫ」、受信できなければ「ＮＧ」と判定することで、不良品の発見が可能となる。

つぎに、図１０のフローチャートに従い、管理装置12が異常事態の発生を検知した場合に、その異常箇所を探知する方法について説明する。
まず管理装置12は、異常事態発生時に最後尾の一つ手前のRFIDタグのIDを含む電波をリーダライタを介して放射する（Ｓ50）。
例えば、図１１に示すように、01〜50までの物品60が整列配置されている場合、管理装置12は最初に49番目の物品60dに貼着されたRFIDタグ62dのIDを含む電波を、少なくとも50番目の物品60eに貼着されたRFIDタグ62eに到達可能な出力で放射させる。
これを受けた50番目のRFIDタグ62eからは、自己のIDを伴う電波が放射され、管理装置12がこれを受信する（Ｓ52）。この時点で管理装置12は、少なくとも50番の物品60eが正常位置に配置されていることを確認できる。

つぎに管理装置12は、48番目の物品60cに貼着されたRFIDタグ62cのIDを含む電波を、少なくとも49番目の物品60dに貼着されたRFIDタグ62dに到達可能な出力で放射させる（Ｓ54）。
これを受けた49番目のRFIDタグ62dからは、自己のIDを伴う電波が放射され、50番目のRFIDタグ62e経由で管理装置12がこれを受信する（Ｓ56）。この時点で管理装置12は、49番目と50番目の物品60d−60e間の位置関係が正常であることを確認できる。

つぎに管理装置12は、47番目の物品60bに貼着されたRFIDタグ62bのIDを含む電波を、少なくとも48番目の物品60cに貼着されたRFIDタグ62cに到達可能な出力で放射させる（Ｓ54）。
これを受けた48番目のRFIDタグ62cからは、自己のIDを伴う電波が放射され、49番目及び50番目のRFIDタグ62d,62e経由で管理装置12がこれを受信する（Ｓ56）。この時点で管理装置12は、48番目と49番目の物品60c−60d間の位置関係が正常であることを確認できる。

つぎに管理装置12は、46番目の物品60aに貼着されたRFIDタグ62aのIDを含む電波を、少なくとも47番目の物品60bに貼着されたRFIDタグ62bに到達可能な出力で放射させる（Ｓ54）。
これを受けた47番目のRFIDタグ62bからは、自己のIDを伴う電波が放射されるが、47番目の物品60bが整列から外れているため、48番目のRFIDタグ62cに到達できなくなる。
この時点で管理装置12は、47番目の物品60bと48番目の物品60cとの間を異常箇所と認定する（Ｓ58）。

この異常箇所検出方法を実現するために管理装置12は、各RFIDタグ62に格納された固有ID及び送信側IDのデータと、各RFIDタグ62の順序を示すデータと、リーダライタ14のアンテナ38から各物品60までの距離を示すデータを有している。

上記においては、RFIDタグとしてバッテリを有しないパッシブタイプのものを例示したが、バッテリを備えたアクティブタイプのRFIDタグによってこの発明に係る定位置確認システムを構成することも当然に可能である。

第１の定位置確認システムの正常時を示す概念図である。 RFIDタグの内部構造を示す概念図である。 RFIDタグの動作手順を示すフローチャートである。管理装置の動作手順を示すフローチャートである。管理装置、第１のRFIDタグ、第２のRFIDタグ間の連係を示すフローチャートである。第１の定位置確認システムの異常時を示す概念図である。第２の定位置確認システムの正常時を示す概念図である。第２の定位置確認システムの異常時を示す概念図である。第２の定位置確認システムの異常時を示す概念図である。異常時における異常箇所の検出手順を示すフローチャートである。異常時における異常箇所の検出手順を示す概念図である。 RFIDタグを利用した従来の物品の存在確認システムを示す概念図である。

符号の説明

10 定位置確認システム
12 管理装置
14 リーダライタ
16 第１のダクト
18 第１のRFIDタグ
20 第２のダクト
22 第２のRFIDタグ
30 コイルアンテナ
32 送受信部
34 制御部
36 メモリ
38 アンテナ
40 第２の定位置確認システム
42 アンテナ
44 アンテナ
46 第１の物品
48 第２の物品
50 第３の物品
52 第４の物品
54 第５の物品
56a〜56e RFIDタグ
60 物品
62 RFIDタグ

Claims

管理装置と、それぞれ別個の物品に固着された複数のRFIDタグからなるシステムであって、
上記管理装置は、自己のID及び最後尾に位置すべき物品に固着されたRFIDタグのIDを格納しておく記憶手段と、
自己のIDを含む電波を放射した後、最後尾に位置すべき物品に固着されたRFIDタグのIDを含む電波を受信した場合には正常と判定し、これを受信できない場合には異常と判定する手段を備え、
上記の各RFIDタグは、自己のID及び送信側IDを格納しておくメモリと、
送信側IDが含まれている電波を受信した場合に、自己のIDを含む電波を放射する機能を備え、
各RFIDタグの電波出力は、予め設定された距離間でのみ通信可能なレベルに設定されており、
先頭に位置すべき物品に固着されたRFIDタグのメモリには、管理装置のIDが送信側IDとして設定されており、残りのRFIDタグのメモリには、一つ前に位置すべき物品に固着されたRFIDタグのIDが送信側IDとして設定されていることを特徴とする物品の定位置確認システム。
自己のIDの他に、管理装置のIDを送信側IDとしてメモリに記憶し、当該送信側IDを含む電波を受信した場合に、自己のIDを含む電波を予め設定された距離間でのみ通信可能な出力で放射する機能を備えたRFIDタグを、先頭に位置すべき物品に固着する工程と、
自己のIDの他に、一つ前に位置すべき物品に固着したRFIDタグのIDを送信側IDとしてメモリに記憶し、当該送信側IDを含む電波を受信した場合に、自己のIDを含む電波を予め設定された距離間でのみ通信可能な出力で放射する機能を備えたRFIDタグを、それぞれ別個の物品に固着する工程と、
管理装置のIDを含む電波を放射する工程と、
最後尾に位置すべき物品に固着したRFIDタグのIDを含む電波を受信した場合に正常と判定し、これを受信できない場合に異常と判定する工程と、
からなる物品の定位置確認方法。
請求項２に記載の物品の定位置確認方法において異常と判定された場合に、
管理装置から各物品に固着されたRFIDタグに対し、一つ前に位置すべき物品に固着されたRFIDタグのIDを含む電波を物品の逆順に放射し、
最後尾に位置すべき物品に固着されたRFIDタグのIDを含む電波を受信できなくなった時点で、管理装置は当該RFIDタグを固着した物品について異常が発生したものと認定することを特徴とする異常箇所検出方法。