JP2013050802A - Ｒｆｉｄ評価システム、目標位置指示装置及び目標位置指示プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】導入する場所でＲＦＩＤシステムを容易に評価できるＲＦＩＤ評価システム、目標位置指示装置及び目標位置指示プログラムを提供することを課題とする。
【解決手段】ＲＦＩＤシステムを評価するＲＦＩＤ評価システム１であって、操作者から手動による操作を受け付けてＲＦＩＤタグ１６の位置を可変させ、且つ、ＲＦＩＤタグ１６の姿勢を自動で可変させるタグ位置姿勢可変手段１２と、ＲＦＩＤタグ１６に対して試験用の無線信号の発信、及びＲＦＩＤタグ１６から送信された無線信号の受信を行うアンテナ手段１０と、ＲＦＩＤタグ１６の位置及び姿勢の組み合わせ毎にアンテナ手段１０を制御してＲＦＩＤタグ１６の応答電波強度の計測を行う制御手段１１とを有し、制御手段１１は、ＲＦＩＤタグ１６の位置を計測する位置計測手段１４と、操作者に、ＲＦＩＤタグ１６を目標位置に移動させるための情報を提供する情報提供手段１３と、を有することにより上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤ評価システム、目標位置指示装置及び目標位置指示プログラムに関する。

ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグについて無線認証特有の相対姿勢の自由度を考慮して評価を行うＲＦＩＤタグの評価システムは従来から知られている。例えばＲＦＩＤタグの評価システムの一例としては、評価対象のＲＦＩＤタグを保持する被試験体固定部を移動自在に支持する細長い板状の動径方向レールと、前記動径方向レール上で被試験体固定部を前後に移動させて任意の動径に変化させる動径駆動部と、前記動径方向レールの一端の基部を原点として動径方向レールを水平面に対して上下方向に回転させて任意の仰角方向に駆動する仰角駆動部と、前記動径方向レールを前記原点に位置する水平面に対して垂直な垂直部を軸として任意の方位角に回転するよう駆動する方位角駆動部とを備えた位置決め装置を設け、前記原点の位置にＲＦＩＤタグに対して試験用の無線信号の発信とＲＦＩＤタグから送信された無線信号の受信を行うアンテナを設け、前記各動径、仰角、方位角の各値の組み合わせ毎に前記アンテナから前記ＲＦＩＤタグに対して無線信号の送信と、前記ＲＦＩＤタグから受信した無線信号を受信して、各動径、仰角、方位角を変化させて評価する試験装置とを備えることを特徴とするＲＦＩＤタグの評価システムがあった（例えば特許文献１参照）。

しかし、上記したＲＦＩＤタグの評価システムは、位置決め装置が産業用ロボットである場合、労働安全衛生法などの規定に基づき、運転中の位置決め装置に人間が接触することによる危険を防止するため、作業現場の状況、作業形態等を勘案して、柵や囲いなどを位置決め装置の可動範囲の外側に設けるといった措置を講ずる必要があった。

したがって、上記したＲＦＩＤタグの評価システムは、ＲＦＩＤシステムを実際に導入する場所に持ち込むことが容易でないという問題があった。なお、上記したＲＦＩＤタグの評価システムは、例えばＲＦＩＤシステムを実際に導入する場所に近似する環境を電波暗室などに整え、ＲＦＩＤタグの評価を行ったとしても、ＲＦＩＤシステムを実際に導入する場所におけるＲＦＩＤタグの評価と異なる場合があるという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、導入する場所でＲＦＩＤシステムを容易に評価できるＲＦＩＤ評価システム、目標位置指示装置及び目標位置指示プログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、ＲＦＩＤシステムを評価するＲＦＩＤ評価システムであって、操作者から手動による操作を受け付けてＲＦＩＤタグの位置を可変させ、且つ、前記ＲＦＩＤタグの姿勢を自動で可変させるタグ位置姿勢可変手段と、前記ＲＦＩＤタグに対して試験用の無線信号の発信、及び前記ＲＦＩＤタグから送信された無線信号の受信を行うアンテナ手段と、前記ＲＦＩＤタグの位置及び姿勢の組み合わせ毎に前記アンテナ手段を制御して前記ＲＦＩＤタグの応答電波強度の計測を行う制御手段とを有し、前記制御手段は、前記ＲＦＩＤタグの位置を計測する位置計測手段と、前記操作者に、前記ＲＦＩＤタグを目標位置に移動させるための情報を提供する情報提供手段と、を有することを特徴とする。

なお、本発明の構成要素、表現または構成要素の任意の組合せを、方法、装置、システム、コンピュータプログラム、記録媒体、データ構造などに適用したものも本発明の態様として有効である。

本発明によれば、導入する場所でＲＦＩＤシステムを容易に評価できるＲＦＩＤ評価システム、目標位置指示装置及び目標位置指示プログラムを提供可能である。

本実施の形態のＲＦＩＤ評価システムの一例の構成図である。 制御ユニットの一例の構成図である。 タグ位置姿勢可変ユニットの一例の構成図である。 ＰＣの一例のハードウェア構成図である。 ＲＦＩＤ評価システムの処理の一例のフローチャートである。 複数の計測点の一例のイメージ図である。 クレーンの姿勢を計算する処理の一例のフローチャートである。 クレーンの方位角を計算する処理の一例のイメージ図である。 絶対座標系、姿勢制御座標系の設定について説明する一例の説明図である。 投影パターン及びスクリーンパターンの一例のイメージ図である。 スクリーン上に投影された投影パターンの一例のイメージ図である。 目標位置指示方法の他の例の説明図である。 目標位置指示方法の他の例の説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

ＲＦＩＤシステムを導入する場合はＲＦＩＤタグを必要な場所で検知し、必要でない場所で検知しないようにＲＦＩＤシステムを設計する必要がある。特に長距離（〜数ｍ）で認識を行うＵＨＦ帯のＲＦＩＤシステムの場合は、電波が目に見えない上、広範囲での検知となるため、判断が難しい。

このようにＲＦＩＤシステムを導入する場合は、見えない電波を評価して、実際のＲＦＩＤシステムが安定して稼働するか、言い換えればＲＦＩＤタグを読めるか、ＲＦＩＤタグの読み落としがないか、余計なＲＦＩＤタグを読まないか、を評価する必要がある。

実際のＲＦＩＤシステムが安定して稼働するかを判断する為には、実際にＲＦＩＤシステムを導入する場所の空間内において、ＲＦＩＤタグがどのような位置にどのような姿勢で存在するとき（どのような位置姿勢のとき）に、どのような応答電波強度となるのかをＲＦＩＤタグの応答電波強度分布として把握しておく必要がある。

ＲＦＩＤタグの応答電波強度分布を把握しておくことで、ＲＦＩＤタグの安定した運用条件（どのような姿勢で、どのような範囲を通過させていくのが良いのか）は認識されることになる。

運用前のＲＦＩＤタグの応答電波強度分布を正確に把握しておければ、ＲＦＩＤシステムは実際の運用後に何らかの原因でＲＦＩＤタグの読み取り性能が低下した場合にもＲＦＩＤタグの応答電波強度分布を把握し、運用前のＲＦＩＤタグの応答電波強度分布と比較することで原因の究明、対処法の提案などを短時間で正確に行える。

そこで、本実施の形態のＲＦＩＤ評価システムは、実際にＲＦＩＤシステムを導入する場所に容易に持ち込め、実際にＲＦＩＤシステムを導入する場所の空間内でＲＦＩＤタグの位置姿勢を任意に指定し、そのときの応答電波強度を計測することで、実際にＲＦＩＤシステムを導入する場所の空間内でのＲＦＩＤタグの応答電波強度分布を把握し、ＲＦＩＤシステムの評価ができるものとしている。

（構成図）
図１は本実施の形態のＲＦＩＤ評価システムの一例の構成図である。図１のＲＦＩＤ評価システム１はアンテナユニット１０、制御ユニット１１、タグ位置姿勢可変ユニット１２を有する。図１では２つのアンテナユニット１０によりゲートを構成している。アンテナユニット１０は２つに限定されるものではない。

アンテナユニット１０は図１において図示を省略しているが、制御ユニット１１のＰＣ１５と通信可能に接続されている。なお、アンテナユニット１０とＰＣ１５との接続の形態は有線、無線を問わない。アンテナユニット１０はＰＣ１５からの制御によりタグ位置姿勢可変ユニット１２が保持しているＲＦＩＤタグ１６に対して試験用の無線信号の発信とＲＦＩＤタグ１６から送信された無線信号の受信とを行う。アンテナユニット１０は受信した無線信号をＰＣ１５に送信する。ＲＦＩＤリーダライタは例えばアンテナユニット１０に内蔵されている。ＲＦＩＤリーダライタはアンテナユニット１０とＰＣ１５との間に別途、設けられていてもよい。アンテナユニット１０はＲＦＩＤタグ検知手段の一例である。

制御ユニット１１はプロジェクタ１３、ステレオカメラ１４、ＰＣ１５を有する。プロジェクタ１３はＰＣ１５の制御によりＲＦＩＤタグ１６を目標位置に移動させる為の情報をタグ位置姿勢可変ユニット１２のスクリーン１７に投影し、タグ位置姿勢可変ユニット１２を操作する操作者に指示する。ＲＦＩＤタグ１６を目標位置に移動させる為の情報はタグ位置姿勢可変ユニット１２のＰＣ２０に表示させてもよい。

ステレオカメラ１４はＰＣ１５の制御によりタグ位置姿勢可変ユニット１２のマーカ１８を撮影する。マーカ１８はタグ位置姿勢可変ユニット１２のクレーン１９の所定位置に取り付けられている。

ＰＣ１５はステレオカメラ１４による撮影結果からマーカ１８の３次元位置を計測することができる。ＰＣ１５はクレーン１９に取り付けられたＲＦＩＤタグ１６とマーカ１８との位置関係を予め設定しておくことで、マーカ１８の３次元位置からＲＦＩＤタグ１６の３次元位置を計算できる。

また、ＰＣ１５はステレオカメラ１４による撮影結果からマーカ１８の３次元位置を計測することでクレーン１９の方位角を計算し、タグ位置姿勢可変ユニット１２にクレーン１９の方位角を送信できる。

タグ位置姿勢可変ユニット１２はクレーン１９の先端に取り付けられているＲＦＩＤタグ１６の位置を移動させる移動機構と、クレーン１９の先端に取り付けられているＲＦＩＤタグ１６の姿勢を制御する姿勢制御機構と、ＰＣ２０とを有する。

クレーン１９にはＲＦＩＤタグ１６、スクリーン１７、マーカ１８、ＰＣ２０、重力加速度センサ（図示せず）が取り付けられている。例えばマーカ１８はＬＥＤにより実現できる。例えばマーカ１８は異なる色のＬＥＤにより実現することが望ましい。

タグ位置姿勢可変ユニット１２の移動機構は、操作者がタグ位置姿勢可変ユニット１２の位置を手動で移動させ、又は、クレーン１９の仰俯角及び方位角を手動で変化させることで、クレーン１９の先端に取り付けられたＲＦＩＤタグ１６の位置を移動させる。タグ位置姿勢可変ユニット１２の姿勢制御機構は、ＰＣ２０の制御によりＲＦＩＤタグ１６の姿勢を自動で変化させる。

このように、タグ位置姿勢可変ユニット１２の移動機構は、操作者が手動でタグ位置姿勢可変ユニット１２の位置、又は、クレーン１９の仰俯角及び方位角を変化させるものであるため、産業用ロボットでなく、柵や囲いなどをタグ位置姿勢可変ユニット１２の可動範囲の外側に設けるといった措置を講ずる必要がない。したがって、タグ位置姿勢可変ユニット１２はＲＦＩＤシステム１を実際に導入する場所に持ち込むことが容易となる。

クレーン１９の方位角は上記したように制御ユニット１１側から受信する。クレーン１９の仰俯角（ピッチ角）は重力加速度センサにより計測される。ＰＣ２０はクレーン１９の方位角及び仰俯角によりクレーン１９の姿勢を計算できる。したがって、ＰＣ２０は計算したクレーン１９の姿勢に基づき、アンテナユニット１０に対するＲＦＩＤタグ１６の相対姿勢が所定の姿勢となるように、クレーン１９の先端に取り付けられているＲＦＩＤタグ１６の姿勢を制御できる。

アンテナユニット１０に対するＲＦＩＤタグ１６の相対姿勢を所定の姿勢に制御したあとでＰＣ２０は制御ユニット１１のＰＣ１５に応答電波強度の計測を要求する。ＰＣ１５はアンテナユニット１０を制御してＲＦＩＤタグ１６の応答電波強度を計測する。応答電波強度の計測が終了すると、ＰＣ１５は応答電波強度の計測の終了をタグ位置姿勢可変ユニット１２のＰＣ２０に通知する。

制御ユニット１１のＰＣ１５とタグ位置姿勢可変ユニット１２のＰＣ２０とは通信可能に接続される。なお、制御ユニット１１のＰＣ１５とタグ位置姿勢可変ユニット１２のＰＣ２０との接続形態は有線、無線を問わない。

したがって、図１のＲＦＩＤ評価システム１では、クレーン１９の先端に取り付けられているＲＦＩＤタグ１６を、タグ位置姿勢可変ユニット１２の操作者がスクリーン１７に投影された指示に従って導入する場所の空間内の任意の位置に移動することにより、ＲＦＩＤタグ１６の姿勢が自動で制御され、応答電波強度を計測できる。

図２は制御ユニットの一例の構成図である。図２の制御ユニット１１はプロジェクタ１３及びステレオカメラ１４が三脚２１に取り付けられている。プロジェクタ１３及びステレオカメラ１４はＰＣ１５とケーブルで通信可能に接続されている。なお、図２の制御ユニット１１ではＰＣ１５が三脚２１に取り付けられていないが、ＰＣ１５を三脚２１に取り付ける構成であってもよい。

図３は、タグ位置姿勢可変ユニットの一例の構成図である。図３のタグ位置姿勢可変ユニット１２はペデスタル２２にクレーン１９が方位角及び仰俯角を可動できるように取り付けられている。ペデスタル２２は車輪がついており、タグ位置姿勢可変ユニット１２の位置の移動を容易にしている。ＲＦＩＤタグ１６の位置を移動させる移動機構はクレーン１９の方位角及び仰俯角の可動とペデスタル２２によるタグ位置姿勢可変ユニット１２の位置の移動により実現される。

図３のクレーン１９には、ＲＦＩＤタグ１６、スクリーン１７、３つのマーカ１８、ＰＣ２０、重力加速度センサ２３、バッテリ２４、バランスウェイトユニット２５が取り付けられている。

クレーン１９の先端には、ＰＣ２０から姿勢を制御できるようにＲＦＩＤタグ１６が取り付けられている。例えばＲＦＩＤタグ１６の姿勢を制御する姿勢制御機構はＲＦＩＤタグ１６が取り付けられた部位の方向をモータ等でＰＣ２０から制御することにより実現できる。

スクリーン１７は操作者から見やすい方向を向かせることができるようにクレーン１９へ取り付けられている。マーカ１８はＬＥＤにより実現できる。重力加速度センサ２３はクレーン１９の仰俯角（ピッチ角）を計測してＰＣ２０に送信する。バッテリ２４は姿勢制御機構やマーカ１８で使用する電力を供給する。また、バランスウェイトユニット２５はクレーン１９の方位角及び仰俯角を可動させるときに必要な力を軽減するためのバランスウェイトである。

制御ユニット１１のＰＣ１５とタグ位置姿勢可変ユニット１２のＰＣ２０とは例えば図４に示すようなハードウェア構成により実現される。図４はＰＣの一例のハードウェア構成図である。ここではＰＣ１５を一例として説明する。

ＰＣ１５はバス３９で相互に接続されている入力装置３１、出力装置３２、記録媒体読取装置３３、補助記憶装置３４、主記憶装置３５、演算処理装置３６及びインタフェース装置３７を含むように構成される。

入力装置３１はキーボードやマウス等である。入力装置３１は各種信号を入力するために用いられる。出力装置３２はディスプレイ装置等である。出力装置３２は各種ウインドウやデータ等を表示するために用いられる。インタフェース装置３７は、モデム、ＬＡＮカード、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等である。インタフェース装置３７は例えばプロジェクタ１３、ステレオカメラ１４などの他の機器、インターネットやＬＡＮなどのネットワークに接続するために用いられる。

制御ユニット１１を実現する為の目標位置指示プログラムは、ＰＣ１５を制御する各種プログラムの少なくとも一部である。目標位置指示プログラムは例えば記録媒体３８の配布やネットワーク等からのダウンロードなどによって提供される。

記録媒体３８はＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的，電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等、様々なタイプの記録媒体を用いることができる。

目標位置指示プログラムを記録した記録媒体３８が記録媒体読取装置３３にセットされると、目標位置指示プログラムは記録媒体３８から記録媒体読取装置３３を介して補助記憶装置３４にインストールされる。ネットワーク等からダウンロードされた目標位置指示プログラムはインタフェース装置３７を介して補助記憶装置３４にインストールされる。

補助記憶装置３４は目標位置指示プログラムを含むプログラム、ファイル、データ等を格納する。主記憶装置３５は目標位置指示プログラムの起動時に補助記憶装置３４から目標位置指示プログラムを読み出して格納する。演算処理装置３６は主記憶装置３５に格納された目標位置指示プログラムに従って各種処理を実現する。

（処理手順）
ＲＦＩＤ評価システム１は例えば図５に示すフローチャートの手順で処理を行う。図５はＲＦＩＤ評価システムの処理の一例のフローチャートである。図５のフローチャートの処理は例えば操作者がＰＣ２０から指示することで開始される。

ステップＳ１において、ＰＣ１５はステレオカメラ１４を制御してタグ位置姿勢可変ユニット１２のマーカ１８を撮影する。ＰＣ１５はステレオカメラ１４による撮影結果からマーカ１８の３次元位置を計測する。そして、ＰＣ１５はクレーン１９に取り付けられたＲＦＩＤタグ１６とマーカ１８との位置関係と、計測したマーカ１８の３次元位置からＲＦＩＤタグ１６の３次元位置を計算する。

ステップＳ２において、ＰＣ１５は計算したＲＦＩＤタグ１６の3次元位置と次の計測点である目標位置とに基づき、操作者がＲＦＩＤタグ１６を目標位置に移動させる為の情報を作成する。操作者がＲＦＩＤタグ１６を目標位置に移動させる為の情報の詳細は後述する。そして、ＰＣ１５はプロジェクタ１３を制御して、操作者がＲＦＩＤタグ１６を目標位置に移動させる為の情報を、タグ位置姿勢可変ユニット１２のスクリーン１７に投影させる。

ＰＣ１５は計算したＲＦＩＤタグ１６の3次元位置が次の計測点である目標位置となるまでステップＳ１〜Ｓ３の処理を繰り返す。操作者はスクリーン１７に投影された情報を確認しながらタグ位置姿勢可変ユニット１２の移動機構によりＲＦＩＤタグ１６を目標位置に移動させる。ステップＳ３において、ＰＣ１５はＲＦＩＤタグ１６の3次元位置が次の計測点である目標位置となった、言い換えればＲＦＩＤ１６が目標位置に移動したと判定すると、ステップＳ４の処理を行う。

ステップＳ４において、ＰＣ１５はステレオカメラ１４による撮影結果からマーカ１８の３次元位置を計測することでクレーン１９の方位角を計算する。ＰＣ１５はＲＦＩＤタグ１６が目標位置に移動したと判定すると、クレーン１９の方位角をＰＣ２０に送信することで、ＲＦＩＤタグ１６が目標位置に移動した旨を通知できる。

ＰＣ２０はクレーン１９の方位角と重力加速度センサにより計測されたクレーン１９の仰俯角とによりクレーン１９の姿勢を計算する。なお、ステップＳ４の処理の詳細は後述する。ステップＳ４の処理は、クレーン１９の仰俯角及び方位角を変化させることで同時に変化してしまったＲＦＩＤタグ１６の姿勢を、クレーン１９の姿勢から求めるためのものである。

ステップＳ５において、ＰＣ２０は計算したクレーン１９の姿勢に基づき、アンテナユニット１０に対するＲＦＩＤタグ１６の相対姿勢が所定の姿勢となるように、クレーン１９の先端に取り付けられているＲＦＩＤタグ１６の姿勢を制御する。アンテナユニット１０に対するＲＦＩＤタグ１６の相対姿勢を所定の姿勢に制御したあとでＰＣ２０は制御ユニット１１のＰＣ１５に応答電波強度の計測を要求する。ＰＣ２０はＰＣ１５に応答電波強度の計測を要求することで、アンテナユニット１０に対するＲＦＩＤタグ１６の相対姿勢が所定の姿勢になった旨を通知できる。

ステップＳ６において、ＰＣ１５はアンテナユニット１０を制御してＲＦＩＤタグ１６の応答電波強度を計測する。応答電波強度の計測が終了すると、ＰＣ１５は応答電波強度の計測の終了をタグ位置姿勢可変ユニット１２のＰＣ２０に通知する。

ステップＳ７において、ＰＣ２０はステップＳ３で移動した計測点においてＲＦＩＤタグ１６の全ての姿勢における応答電波強度の計測が終了したかを判定する。なお、応答電波強度を計測する為のＲＦＩＤタグ１６の姿勢は予め複数設定しておく。ステップＳ３で移動した計測点においてＲＦＩＤタグ１６の全ての姿勢における応答電波強度の計測が終了していなければ、ＰＣ２０はステップＳ５に戻る。

ステップＳ３で移動した計測点においてＲＦＩＤタグ１６の全ての姿勢における応答電波強度の計測が終了していれば、ＰＣ２０はステップＳ８において、全ての計測点の応答電波強度の計測が終了したかを判定する。全ての計測点の応答電波強度の計測が終了していなければ、ＰＣ２０はステップＳ１に戻り、次の計測点に対する処理を開始する。全ての計測点の応答電波強度の計測が終了していれば、ＰＣ２０は処理を終了する。

図５に示したフローチャートの処理により、ＲＦＩＤ評価システム１は例えば図６に示すような複数の計測点におけるＲＦＩＤ１６の全ての姿勢の応答電波強度の計測を行うことができる。

図６は複数の計測点の一例のイメージ図である。図６は範囲１．２ｍ、測定間隔３０ｃｍの場合の計測点を表している。図６では計測点が交点で表される。ＲＦＩＤ評価システム１は測定方向をｘ→ｚ→ｙの順番に行い、測定する空間の端まで測定したあと、折り返して計測する。図６は測定する順番を矢印で示している。

図７はクレーンの姿勢を計算する処理の一例のフローチャートである。図８はクレーンの方位角を計算する処理の一例のイメージ図である。ここでは、図７のフローチャートに含まれるクレーンの方位角を計算する処理について、図８を参照しつつ説明する
ステップＳ１１において、ＰＣ１５はステレオカメラ１４を制御してタグ位置姿勢可変ユニット１２のマーカ１８−１、１８−２を撮影する。ＰＣ１５はステレオカメラ１４による撮影結果からマーカ１８−１の３次元位置［ｘ１、ｙ１、ｚ１］とマーカ１８−２の３次元位置［ｘ２、ｙ２、ｚ２］を計測する。

ステップＳ１２において、ＰＣ１５はマーカ１８−１、１８−２の三次元位置から以下の式（１）を用いてクレーン１９の方位角ｗを計算する。

ｗ＝ｔａｎ^−１｛（ｘ２−ｘ１）／（ｚ２−ｚ１）｝…（１）
ステップＳ１３において、ＰＣ１５は計算したクレーン１９の方位角ｗをＰＣ２０に送信する。ステップＳ１４において、ＰＣ２０はクレーン１９に取り付けられた重力加速度センサ２３からクレーン１９の仰俯角を計測する。ステップＳ１５において、ＰＣ２０はクレーン１９の方位角ｗ及び仰俯角によりクレーン１９の姿勢を計算する。

ステップＳ１５におけるクレーン１９の方位角ｗ及び仰俯角によりクレーン１９の姿勢を計算する処理の詳細について更に説明する。ＰＣ２０は絶対座標系Σｃとクレーン１９の姿勢制御座標系Σｓとを図９のように設定する。図９は絶対座標系、姿勢制御座標系の設定について説明する一例の説明図である。

絶対座標系Σｃは三脚２１に取り付けられた雲台の回転角を中心としたときのステレオカメラ１４の座標系（ｘｃ、ｙｃ、ｚｃ）となる。姿勢制御座標系Σｓはクレーン１９の座標系（ｘｓ、ｙｓ、ｚｓ）となる。クレーン１９の仰俯角（ピッチ角）ｐはクレーン先端が上に上がる方向を正とする。クレーン１９の方位角（ヨー角）ｗは上から見たとき時計回りに回転する方向を正とする。

また、絶対座標系Σｃにおける姿勢制御座標系Σｓの姿勢を

とする。ピッチ角ｐ＝０、方位角ｗ＝０のときの

を姿勢制御座標系Σｓのデフォルト姿勢

とする。ｘｃ軸回りにｐ回転し、ｙｃ軸方向にｗ回転させる回転行列Ｒｐｗは、

とする。ピッチ角ｐ、ヨー角ｗだけ回転したクレーン１９の絶対座標系Σｃにおける姿勢制御座標系Σｓの姿勢は

となる。以上のように、ＰＣ２０はクレーン１９の方位角ｗ及び仰俯角ｐによりクレーン１９の絶対座標系Σｃにおけるクレーン１９の姿勢を計算できる。

ここでは更に、ＲＦＩＤタグ１６を目標位置に移動させる為の情報の一例について図１０及び図１１を参照しつつ説明する。図１０は投影パターン及びスクリーンパターンの一例のイメージ図である。図１０（Ａ）はプロジェクタ１３からスクリーン１７に投影される投影パターンのイメージ図である。図１０（Ｂ）はスクリーン１７に表示しておくスクリーンパターンのイメージ図である。

図１１は、スクリーン上に投影された投影パターンの一例のイメージ図である。例えば目標位置からＲＦＩＤタグ１６が奥行き後方向にずれている場合、スクリーン１７上には図１１（Ａ）に示すような投影パターンが表示される。目標位置からＲＦＩＤタグ１６が奥行き前方向にずれている場合、スクリーン１７上には図１１（Ｂ）に示すような投影パターンが表示される。

目標位置からＲＦＩＤタグ１６が左方向にずれている場合、スクリーン１７上には図１１（Ｃ）に示すような投影パターンが表示される。目標位置からＲＦＩＤタグ１６が上方向にずれている場合、スクリーン１７上には図１１（Ｄ）に示すような投影パターンが表示される。

ＲＦＩＤタグ１６が目標位置とあった場合、スクリーン１７上には図１１（Ｅ）に示すような投影パターンが表示される。操作者は図１１（Ｅ）に示すような投影パターンが表示されると、ＲＦＩＤタグ１６の移動を終了する。このように、操作者はスクリーン１７上に表示された投影パターンの形状を見ることで、ＲＦＩＤタグ１６を動かすべき方向を判断できる。

なお、ＰＣ１５はスクリーン１７上に表示させる投影パターンを例えば目標位置に近づくにつれて赤→橙→黄→緑などに変化させることで、操作者がＲＦＩＤタグ１６と目標位置との距離を理解し易くするようにしてもよい。

以下では、操作者にＲＦＩＤタグ１６を目標位置に移動させる為の目標位置指示の他の例と、クレーン１９の姿勢を計算する処理の他の例とを説明する。

操作者にＲＦＩＤタグ１６を目標位置に移動させる為の目標位置指示は、図１０及び図１１に示した方法の他、以下のような方法がある。

図１２は目標位置指示方法の他の例の説明図である。図１２の目標位置指示方法は指向性のある光を交差させるように照射することにより、光が重なった位置を目標位置として指示できる。ＲＦＩＤタグ１６が目標位置より遠い場合、タグ位置姿勢可変ユニット１２側のスクリーン１７には図１２（Ａ）に示すような照射パターンが表示される。ＲＦＩＤタグ１６が目標位置にある場合、タグ位置姿勢可変ユニット１２側のスクリーン１７には図１２（Ｂ）に示すような照射パターンが表示される。ＲＦＩＤタグ１６が目標位置より近い場合、タグ位置姿勢可変ユニット１２側のスクリーン１７には図１２（Ｃ）に示すような照射パターンが表示される。

図１２の目標位置指示方法はプロジェクタ１３の代わりに指向性のある光を照射する目標位置指示部を設け、その目標位置指示部にパン、チルト機構を設ければよく、安価に実現できる。

図１３は目標位置指示方法の他の例の説明図である。図１３の目標位置指示方法はプロジェクタ１３からスクリーン１７上に表示されているスクリーンパターン（模様）と同じ投影パターン（模様）を投影し、スクリーンパターンと投影パターンとが重なった位置を目標位置として指示できる。

図１３（Ａ）はＲＦＩＤタグ１６が目標位置より近い場合、ＲＦＩＤタグ１６が目標位置にある場合、ＲＦＩＤタグ１６が目標位置より遠い場合に、タグ位置姿勢可変ユニット１２側のスクリーン１７に表示される投影パターンを示している。

また、図１３（Ｂ）はＲＦＩＤタグ１６が目標位置から横にずれている場合、ＲＦＩＤタグ１６が目標位置にある場合に、タグ位置姿勢可変ユニット１２側のスクリーン１７に表示される投影パターンを示している。

操作者は投影パターンとスクリーンパターンとの大きさの違いからＲＦＩＤタグ１６を動かすべき方向を判断できる。また、操作者はスクリーン１７に投影された投影パターンからＲＦＩＤタグ１６を動かすべき方向を判断できる。図１３の目標位置指示方法はプロジェクタ１３で投影パターンを投影するため、装置構成が簡単になり、複雑な指示を操作者に指示することもできる。

その他、目標位置指示方法の他の例としては、タグ位置姿勢可変ユニット１２の操作者の手元に指示パネルを設け、その指示パネルにタグ位置姿勢可変ユニット１２を操作する方向を指示する方法がある。操作者は指示パネルに従って操作すればよい為、作業が簡単になる。

また、目標位置指示方法の他の例としては、操作者にヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ）を装着させ、そのＨＭＤに未計測の計測点（目標位置）を表示することで、タグ位置姿勢可変ユニット１２を操作する方向を指示する方法がある。操作者はタグ位置姿勢可変ユニット１２を操作する方向を直感的に判断できる。

クレーン１９の姿勢を計算する処理は、上記した方法の他、以下のような方法を利用することもできる。例えばタグ位置姿勢可変ユニット１２に姿勢センサとして地磁気センサ及び重力加速度センサを搭載すれば、タグ位置姿勢可変ユニット１２は姿勢センサからの計測値を元にクレーン１９の姿勢を計算できる。

また、タグ位置姿勢可変ユニット１２はカメラを搭載し、外部のマーカ等を撮影することによりクレーン１９の位置姿勢を計算できる。また、タグ位置姿勢可変ユニット１２はマーカ１８の代わりに超音波発信機をクレーン１９に搭載し、ステレオカメラ１４の代わりに離して配置された３個の超音波受信機に超音波を受信させることで、超音波の到達時間の違いからクレーン１０の姿勢を計算できる。さらに、制御ユニット１１はステレオカメラ１４で撮影した撮影結果からマーカ１８の３次元位置を計測することでクレーン１９の方位角及び仰俯角を計測し、クレーン１９の姿勢を計算することもできる。

本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。なお、特許請求の範囲に記載したタグ位置姿勢可変手段はタグ位置姿勢可変ユニット１２に相当する。アンテナ手段はアンテナユニット１０に相当する。制御手段は制御ユニット１１に相当する。位置計測手段はステレオカメラ１４に相当する。情報提供手段はプロジェクタ１３に相当する。第１通知手段はステップＳ１３の処理に相当する。応答電波強度計測手段はステップＳ６の処理に相当する。姿勢制御手段及び第２通知手段はステップＳ５の処理に相当する。

１ ＲＦＩＤ評価システム
１０ アンテナユニット
１１ 制御ユニット
１２ タグ位置姿勢可変ユニット
１３ プロジェクタ
１４ ステレオカメラ
１５ ＰＣ
１６ ＲＦＩＤタグ
１７ スクリーン
１８ マーカ
１９ クレーン
２０ ＰＣ
２１ 三脚
２２ ペデスタル
２３ 重力加速度センサ
２４ バッテリ
２５ バランスウェイトユニット
３１ 入力装置
３２ 出力装置
３３ 記録媒体読取装置
３４ 補助記憶装置
３５ 主記憶装置
３６ 演算処理装置
３７ インタフェース装置
３８ 記録媒体
３９ バス

特許第４５７９５９９号

Claims (7)

1. ＲＦＩＤシステムを評価するＲＦＩＤ評価システムであって、
   操作者から手動による操作を受け付けてＲＦＩＤタグの位置を可変させ、且つ、前記ＲＦＩＤタグの姿勢を自動で可変させるタグ位置姿勢可変手段と、
   前記ＲＦＩＤタグに対して試験用の無線信号の発信、及び前記ＲＦＩＤタグから送信された無線信号の受信を行うアンテナ手段と、
   前記ＲＦＩＤタグの位置及び姿勢の組み合わせ毎に前記アンテナ手段を制御して前記ＲＦＩＤタグの応答電波強度の計測を行う制御手段と
   を有し、
   前記制御手段は、前記ＲＦＩＤタグの位置を計測する位置計測手段と、
   前記操作者に、前記ＲＦＩＤタグを目標位置に移動させるための情報を提供する情報提供手段と、
   を有することを特徴とするＲＦＩＤ評価システム。
2. 前記制御手段は、前記ＲＦＩＤタグが目標位置に移動した旨を前記タグ位置姿勢可変手段に通知する第１通知手段と、
   前記アンテナ手段に対する前記ＲＦＩＤタグの相対姿勢が所定の姿勢になった旨を前記タグ位置姿勢可変手段から通知されると、前記アンテナ手段を制御して前記ＲＦＩＤタグの応答電波強度の計測を行う応答電波強度計測手段と、
   を有し、
   前記タグ位置姿勢可変手段は、前記制御手段から前記ＲＦＩＤタグが目標位置に移動した旨を通知されると、前記アンテナ手段に対する前記ＲＦＩＤタグの相対姿勢が所定の姿勢になるように順次制御する姿勢制御手段と、
   前記アンテナ手段に対する前記ＲＦＩＤタグの相対姿勢が所定の姿勢になった後で前記アンテナ手段に対する前記ＲＦＩＤタグの相対姿勢が所定の姿勢になった旨を前記制御手段に通知する第２通知手段と、
   を有することを特徴とする請求項１記載のＲＦＩＤ評価システム。
3. 前記位置計測手段は、前記タグ位置姿勢可変手段に取り付けられているマーカを撮影して前記マーカの３次元位置を計測し、前記マーカと前記ＲＦＩＤタグとの位置関係から前記ＲＦＩＤタグの３次元位置を計算すること
   を特徴とする請求項２記載のＲＦＩＤ評価システム。
4. 前記情報提供手段は、前記ＲＦＩＤタグを目標位置に移動させるための情報を、前記タグ位置姿勢可変手段に取り付けられているスクリーンに投影すること
   を特徴とする請求項２又は３記載のＲＦＩＤ評価システム。
5. 前記タグ位置姿勢可変手段は、位置、方位角及び仰俯角を手動で変化できるように固定されたクレーンと、
   前記クレーンに取り付けられている前記マーカと、
   前記クレーンに取り付けられている前記スクリーンと、
   姿勢を自動で制御できるように前記クレーンに取り付けられている前記ＲＦＩＤタグと
   を有することを特徴とする請求項４記載のＲＦＩＤ評価システム。
6. 操作者から手動による操作を受け付けてＲＦＩＤタグの位置を可変させ、且つ、前記ＲＦＩＤタグの姿勢を自動で可変させるタグ位置姿勢可変手段と、
   前記ＲＦＩＤタグに対して試験用の無線信号の発信、及び前記ＲＦＩＤタグから送信された無線信号の受信を行うアンテナ手段と、
   前記ＲＦＩＤタグの位置及び姿勢の組み合わせ毎に前記アンテナ手段を制御して前記ＲＦＩＤタグの応答電波強度の計測を行う制御手段と
   を有する、ＲＦＩＤシステムを評価するＲＦＩＤ評価システムに含まれる目標位置指示装置であって、
   前記ＲＦＩＤタグの位置を計測する位置計測手段と、
   前記操作者に、前記ＲＦＩＤタグを目標位置に移動させるための情報を提供する情報提供手段と、
   を有することを特徴とする目標位置指示装置。
7. 請求項６記載の目標位置指示装置としてコンピュータを機能させるための目標位置指示プログラム。

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