JP2021051418A - Ｒｆｉｄタグ検査装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＵＨＦ帯ＲＦＩＤタグの特性を定量的に測定することで、良品と不良品とを選別し、かつ繰り返し検査した際に高い再現性を実現することを可能とするＲＦＩＤタグ検査装置を提供する。【解決手段】ＲＦＩＤタグ１０に対し電波を送信する送信アンテナ１１Ａと、この電波を受信したＲＦＩＤタグ１０から発信される応答波を受信する受信アンテナ１１Ｂと、電波を送信するための第１信号を送信アンテナ１１Ａに出力する送信回路１３と、応答波を受信した受信アンテナ１１Ｂから第２信号が入力される受信回路１４とを備え、送信アンテナ１１Ａと受信アンテナ１１Ｂとは、ＲＦＩＤタグ１０を両側から挟むようにして配置されるＲＦＩＤタグ検査装置を用いる。【選択図】図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤタグ検査装置及び方法に関するものである。

ＵＨＦ帯（極超短波）ＲＦＩＤタグの検査方法、すなわち、良品／不良品の選別は、従来は市販のリーダ・ライタを使用し、単一周波数によって通信を行い、通信ができれば良品、できなければ不良品としている。

また、図６に示すように、従来のＲＦＩＤタグ検査装置１００は、一体型アンテナ１０１及びリーダ・ライタ１０２を備えている。一体型アンテナ１０１は、送信アンテナと受信アンテナとが一体化されたものであり、ＲＦＩＤタグ１０と電波の送受信を行う。

リーダ・ライタ１０２は、市販されているものであり、送信回路１０３、受信回路１０４、及び、結合器１０５を備えている。送信回路１０３は、結合器１０５を介して一体型アンテナ１０１に電波を送信させる第１信号を出力し、受信回路１０４には、結合器１０５を介して一体型アンテナ１０１から第２信号が入力される。

一体型アンテナ１０１は、まず、結合器１０５を介して送信回路１０３から入力された第１信号に基づきＲＦＩＤタグ１０に電波を送信する。すると、ＲＦＩＤタグ１０は当該電波に反応して応答波を発信する。そして、一体型アンテナ１０１は、当該応答波を受信すると結合器１０５を介して第２信号を受信回路１０４に出力する。

市販されているＲＦＩＤタグ１０の多くは通信距離が数ｍ以下であるが、図６のように検査を行う際は、検査系をコンパクトにするため、一体型アンテナ１０１の送信電力を絞り、一体型アンテナ１０１とＲＦＩＤタグ１０との離間距離を３００ｍｍ程度以下としている。

特開２０１９−１１７５０９号公報

従来の検査方法では、検査対象であるＲＦＩＤタグ１０が完全に破損されている場合（例えば、半導体チップの不良により動作していない場合や半導体チップのアンテナ端子とアンテナパターンの接着部が断線している場合等）は、不良品として選別できるが、検査対象のＲＦＩＤタグ１０が完全には破損されていない場合（例えば、アンテナパターンの一部が断線しているものや、アンテナの同調回路の定数がずれているもの）は、不良品として選別することが難しい。

なぜなら、完全には破壊されていないＲＦＩＤタグ１０は、一応通信するものの、通信可能距離が良品のそれよりも短くなる傾向がある。従来の検査方法では、通信した／しないによって選別するので、検査対象の性能を定量的に、また、再現性良く検査することができない。

また、ＲＦＩＤタグの検査は「検査対象のＲＦＩＤタグが応答するか？」を調べることがその目的であるが、一体型アンテナ１０１とＲＦＩＤタグ１０との離間距離が大きすぎると、たとえＲＦＩＤタグ１０が応答しても、その微弱な応答をリーダ・ライタ１０２が正しく受信できなくなる。

一方で、一体型アンテナ１０１とＲＦＩＤタグ１０との離間距離が短いと、両者の電気的・磁気的な結合や狭い空間で電波が多重反射することにより通信不可領域ができてしまい、検査対象のＲＦＩＤタグ１０の特性を正確に検査することができない。

したがって、送信アンテナと受信アンテナが一体となった一体型アンテナ１０１は、ＲＦＩＤタグの検査には不適切であると言える。

さらに、ＲＦＩＤタグに内蔵されているアンテナの周波数特性は、ＲＦＩＤタグの周囲の環境（ＲＦＩＤタグが孤立しているか、複数のＲＦＩＤタグが重なり合っているか、ＲＦＩＤタグが貼られている母材の材質は何か）に依存するので、検査対象のＲＦＩＤタグが実使用において問題ないことを確認するには、単一周波数における通信検査では不十分である。

本発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたものであり、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤタグの特性を定量的に測定することで、良品と不良品とを選別し、かつ繰り返し検査した際に高い再現性を実現することを可能とするＲＦＩＤタグ検査装置及び方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための第１の発明に係るＲＦＩＤタグ検査装置は、
ＲＦＩＤタグに対し電波を送信する送信アンテナと、
前記電波を受信した前記ＲＦＩＤタグから発信される応答波を受信する受信アンテナと、
前記電波を送信するための第１信号を前記送信アンテナに出力する送信回路と、
前記応答波を受信した前記受信アンテナから第２信号が入力される受信回路とを備え、
前記送信アンテナと前記受信アンテナとは、前記ＲＦＩＤタグを両側から挟むようにして配置される
ことを特徴とする。

上記課題を解決するための第２の発明に係るＲＦＩＤタグ検査装置は、
上記第１の発明に係るＲＦＩＤタグ検査装置において、
前記送信アンテナよりも前記受信アンテナの方が、前記ＲＦＩＤタグから近い位置に配置される
ことを特徴とする。

上記課題を解決するための第３の発明に係るＲＦＩＤタグ検査装置は、
上記第１又は２の発明に係るＲＦＩＤタグ検査装置において、
前記送信回路は、前記送信アンテナから送信する前記電波の送信周波数及び送信電力を変化させる
ことを特徴とする。

上記課題を解決するための第４の発明に係るＲＦＩＤタグ検査装置は、
上記第１から３のいずれか１つの発明に係るＲＦＩＤタグ検査装置において、
前記受信アンテナは、
前記応答波を受信する受信部と、
前記受信部の前記ＲＦＩＤタグと反対側の面に貼り付けられ、電波を吸収する電波吸収材とを備える
ことを特徴とする。

上記課題を解決するための第５の発明に係るＲＦＩＤ検査方法は、
ＲＦＩＤタグに対し電波を送信する送信アンテナと、当該電波を受信した当該ＲＦＩＤタグから発信される応答波を受信する受信アンテナとを、当該ＲＦＩＤタグに対して両側から挟むようにして配置し、前記受信アンテナが前記応答波を受信したか否かを判断する
ことを特徴とする。

上記課題を解決するための第６の発明に係るＲＦＩＤ検査方法は、
上記第５の発明に係るＲＦＩＤタグ検査方法において、
前記送信アンテナよりも前記受信アンテナの方が、前記ＲＦＩＤタグから近い位置となるように配置する
ことを特徴とする。

上記課題を解決するための第７の発明に係るＲＦＩＤ検査方法は、
上記第５又は６の発明に係るＲＦＩＤタグ検査方法において、
前記送信アンテナから送信する前記電波の送信周波数及び送信電力を変化させる
ことを特徴とする。

本発明に係るＲＦＩＤタグ検査装置及び方法によれば、ＵＨＦ帯ＲＦＩＤタグの特性を定量的に測定することで、良品／不良品を選別し、かつ繰り返し検査した際に高い再現性を実現することが可能となる。

本発明の実施例１に係るＲＦＩＤタグ検査装置を説明する概略図である。 本発明の実施例２に係るＲＦＩＤタグ検査装置を説明する概略図である。 本発明の実施例２による良品の測定結果を示すグラフである。 本発明の実施例２による不良品の測定結果を示すグラフである。 本発明の実施例３における受信アンテナの概略斜視図である。 従来のＲＦＩＤタグの検査を説明する概略図である。

以下、本発明に係るＲＦＩＤタグ検査装置及び方法について、実施例にて図面を用いて説明する。

［実施例１］
本実施例に係るＲＦＩＤタグ検査装置１は、図１に示すように、送信アンテナ１１Ａ、受信アンテナ１１Ｂ、及び、制御部１２を備えている。

送信アンテナ１１Ａは、ＲＦＩＤタグ１０に対し電波を送信するものであり、受信アンテナ１１Ｂは、当該電波を受信したＲＦＩＤタグ１０から発信される応答波を受信するものである。送信アンテナ１１Ａと受信アンテナ１１Ｂとは、ＲＦＩＤタグ１０を挟んで両側に配置する。

送信アンテナ１１ＡとＲＦＩＤタグ１０との離間距離は１００〜３００ｍｍ程度とし、受信アンテナ１１ＢとＲＦＩＤタグ１０との離間距離は１０〜２５ｍｍ程度とする（これらの離間距離は、スペーサを設けることによって確保される）。すなわち、送信アンテナ１１Ａよりも受信アンテナ１１Ｂの方がＲＦＩＤタグ１０から近い位置に配置される。

また、制御部１２は、送信回路１３、及び、受信回路１４を備えている。送信回路１３は、送信アンテナ１１Ａに対し電波を送信するための第１信号を出力するものであり、受信回路１４は、受信アンテナ１１Ｂから第２信号が入力されるものである。

送信アンテナ１１Ａは、送信回路１３から入力された第１信号に基づきＲＦＩＤタグ１０に電波を送信する。すると、ＲＦＩＤタグ１０は当該電波に反応して応答波を発信する。そして、受信アンテナ１１Ｂは、当該応答波を受信すると第２信号を受信回路１４に出力する。

なお、ＲＦＩＤタグ１０の検査の目的である「検査対象のＲＦＩＤタグが応答するか？」、すなわち、ＲＦＩＤタグ１０との通信が行われたか否かの判断は、受信アンテナ１１Ｂが応答波を受信したか否か、すなわち、受信回路１４に第２信号が入力されたか否かを判断することで行われる。

そしてこの判断については、受信回路１４がこれを実行する機能を有するようにしてもよく、あるいは、受信回路１４が、第２信号が入力されたことを作業者に通知する機能を有するようにすることで、作業者によって行われるものとしてもよい。

このようにして、ＲＦＩＤタグ１０との通信が行われたと判断した場合は、このＲＦＩＤタグ１０は良品であり、ＲＦＩＤタグ１０との通信が行われなかったと判断した場合は、このＲＦＩＤタグ１０は不良品となる。

本実施例では、検査対象のＲＦＩＤタグ１０を、送信アンテナ１１Ａから離間させつつ受信アンテナ１１Ｂの近くに配置することで、ＲＦＩＤタグ１０からの微弱な応答波を受信アンテナ１１Ｂが確実に受信することができ、通信性能が「検査対象のＲＦＩＤタグに応答するか？」にのみ支配されるようにしている。

［実施例２］
本実施例においては、単一の送信周波数及び送信電力ではなく、送信周波数及び送信電力を変化させて、それらの各設定値において通信検査を行い、実施例１同様、通信ができれば良品、通信ができなければ不良品であるとする。以下、実施例１と重複する説明は極力省略し、異なる部分を中心に説明する。

図２に示すように、本実施例に係るＲＦＩＤタグ検査装置２は、実施例１における送信回路１３に代えて送信回路２３を備えている。

送信回路２３は、送信アンテナ１１ＡからＲＦＩＤタグ１０に送信する電波の送信周波数及び送信電力を変化させるようにするものである。

図３は、良品タグについて、送信アンテナ１１Ａから送信する電波の送信周波数及び送信電力を変化させて、各測定点において通信検査を行った結果を示すグラフであり、縦軸が電波の強度（間接的に送信電力を表わしている）、横軸が周波数を示している。

また、図３中の実線円は、その送信周波数及び送信電力で通信が行われたことを表し、破線円は、その送信周波数及び送信電力で通信を行うことができなかったことを表している。そして図３は、一例として全４４１個の測定点のうち１７３点で通信が可能であった結果を示している。

一方、図４は、ＲＦＩＤタグのアンテナパターンの一部が断線した不良品タグについて、送信アンテナ１１Ａから送信する送信周波数及び送信電力を変化させて、各測定点において通信検査を行った結果を示すグラフである。なお、縦軸、横軸、実線円、及び、破線円の意味については、それぞれ図３と同様である。図４では、一例として、通信が可能であった測定点が８２点となっている。

このような方法で検査を行い、通信が可能であった測定点の数を数えることにより、検査対象のＲＦＩＤタグの通信に関する性能を定量化することができる。

あるいは、ある一つの周波数、例えば９２０ＭＨｚに着目し、検査対象のＲＦＩＤタグが通信可能となるための最小送信電力を導出することによっても、検査対象の性能を定量化することができる。良品（図３）の場合は、通信可能となるための最小送信電力が０ｄＢｍ、不良品（図４）の場合は＋６ｄＢｍであった。

なお、通信可能か否かは、既に実施例１で説明したように、受信アンテナ１１Ｂが応答波を受信したか否か、受信回路１４に第２信号が入力されたか否かを判断することで行われる。

［実施例３］
実施例１のように、単に受信アンテナ１１Ｂと検査対象のＲＦＩＤタグ１０とを近くに置いて検査すると、それらの電気的・磁気的結合により、（実施例２のように送信アンテナ１１Ａから送信する電波の送信周波数及び送信電力を変化させた場合、）検査対象のＲＦＩＤタグ１０の性能とは関係なく、様々な測定点において通信不可領域ができる可能性がある。

本実施例は、受信アンテナの構造を変更することでこれを解決するものである。
図５は、本実施例における受信アンテナ２１Ｂの構成を説明する模式図である。受信アンテナ２１Ｂは、受信部３１、給電線３２、及び、電波吸収材３３を備えている。

受信部３１は、ＲＦＩＤタグ１０からの応答波を受信する回路である。これは、例えばプリント基板として作製される（ＰＣＢアンテナ）。また、給電線３２は、図１，２では省略しているが、受信部３１と図１，２に示す受信回路１４とを接続するものである。

電波吸収材３３は、電波を吸収する材料であり、受信部３１に貼り付けられる。より具体的には、受信部３１のＲＦＩＤタグ１０と反対側の面の全体に電波吸収材３３が貼り付けられる。

このように、受信部３１に電波吸収材３３を貼り付けて一体化したものを使用することによって、受信アンテナ２１Ｂと検査対象のＲＦＩＤタグ１０との離間距離が短い場合であっても、お互い干渉せず、周波数及び送信電力を変えて検査した際、通信不可領域が少ない特性を得ることができる。

本発明は、ＲＦＩＤタグ検査装置及び方法として好適である。

１，２ ＲＦＩＤタグ検査装置
１０ ＲＦＩＤタグ
１１Ａ 送信アンテナ
１１Ｂ 受信アンテナ
１２ 制御部
１３ 送信回路
１４ 受信回路
２１Ｂ 受信アンテナ
２３ 送信回路
３１ 受信部
３２ 給電線
３３ 電波吸収材
１０１ 一体型アンテナ
１０２ リーダ・ライタ
１０３ 送信回路
１０４ 受信回路
１０５ 結合器

Claims (7)

1. ＲＦＩＤタグに対し電波を送信する送信アンテナと、
   前記電波を受信した前記ＲＦＩＤタグから発信される応答波を受信する受信アンテナと、
   前記電波を送信するための第１信号を前記送信アンテナに出力する送信回路と、
   前記応答波を受信した前記受信アンテナから第２信号が入力される受信回路とを備え、
   前記送信アンテナと前記受信アンテナとは、前記ＲＦＩＤタグを両側から挟むようにして配置される
   ことを特徴とするＲＦＩＤタグ検査装置。
2. 前記送信アンテナよりも前記受信アンテナの方が、前記ＲＦＩＤタグから近い位置に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載のＲＦＩＤタグ検査装置。
3. 前記送信回路は、前記送信アンテナから送信する前記電波の送信周波数及び送信電力を変化させる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＲＦＩＤタグ検査装置。
4. 前記受信アンテナは、
   前記応答波を受信する受信部と、
   前記受信部の前記ＲＦＩＤタグと反対側の面に貼り付けられ、電波を吸収する電波吸収材とを備える
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のＲＦＩＤタグ検査装置。
5. ＲＦＩＤタグに対し電波を送信する送信アンテナと、当該電波を受信した当該ＲＦＩＤタグから発信される応答波を受信する受信アンテナとを、当該ＲＦＩＤタグに対して両側から挟むようにして配置し、前記受信アンテナが前記応答波を受信したか否かを判断する
   ことを特徴とするＲＦＩＤタグ検査方法。
6. 前記送信アンテナよりも前記受信アンテナの方が、前記ＲＦＩＤタグから近い位置となるように配置する
   ことを特徴とする請求項５に記載のＲＦＩＤタグ検査方法。
7. 前記送信アンテナから送信する前記電波の送信周波数及び送信電力を変化させる
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載のＲＦＩＤタグ検査方法。

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