JP3934766B2 - 無線情報処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、物品に取り付けられた無線情報記憶媒体に対して、無線により非接触で情報の読み取り、情報の書き込みが可能な無線情報処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、流通業界、運送業界等においては、個々の製品情報を管理する方法として、製品自体あるいは製品の箱にバーコードを印刷あるいは貼付し、このバーコードをバーコードリーダによって読取る方法が広く用いられている。
【0003】
しかしながら、このようなバーコード処理方法では、バーコード自体に新たな情報を追加あるいは更新することができず、ホストコンピュータ側で全ての情報を管理および更新する必要がある。また、バーコードを読取る際、バーコードリーダをバーコードに接触させなければならず、作業が面倒であった。
【0004】
そこで、近年、次世代の情報処理システムとして、製品自体や製品の箱に無線タグを取付け、この無線タグに無線により非接触で情報の読取および書き込みを行う無線情報処理システムが実用化されつつある。
【0005】
無線タグは、ICカードの機能に情報の無線通信機能を追加したものとして定義され、情報を記録可能なメモリを備えて構成されている。また、無線タグの情報内容の変更、更新は、リーダ/ライタを介して随時行うことができるとともに、無線通信により非接触で行うことができる。従って、作業性の大幅な向上を図ることができる。一方、リーダ/ライタと無線タグとの間で認証機能、暗号化等の技術を用いることにより、優れたセキュリティを確保することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような無線情報処理システムにおいて、作業者は無線タグの取り付けられた物品をリーダ/ライタに近づけることにより、情報の読み取りあるいは書き込みを行う。現在、リーダ/ライタと無線タグとの間の通信方式は、一般的に電磁誘導方式が用いられている。
【0007】
そのため、リーダ/ライタにより無線タグに対して情報処理を行う際、リーダ/ライタのアンテナコイルが設けられている平面と、無線タグ内部のアンテナコイルが設けられている平面とのなす角度θによって、これらの間の通信距離が大きく左右される。例えば、リーダ/ライタのアンテナ設置面と無線タグ側のアンテナ設置面とのなす角度θが90度の場合、通信することが困難となる。また、リーダ/ライタのアンテナ設置面と無線タグ側のアンテナ設置面とが離れ過ぎている場合にも通信困難となる。
【0008】
従って、作業者は、物品に取り付けられた無線タグのアンテナ設置面とリーダ/ライタのアンテナ設置面とがほぼ平行となるように物品の向きを調整する必要がある。特に、物品内部に埋め込まれた無線タグとの間で通信を行う場合、無線タグの向きが視認できず、物品の向きを試行することとなり、作業が面倒であるとともに時間的な無駄も多くなる。また、物品の重量や体積が大きい場合、調整動作は作業者の大きな負担となる。
【0009】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、無線情報記憶媒体に対して、情報の読み取りおよび書き込みを容易に行うことができる無線情報処理装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の態様に係る無線情報処理装置は、情報通信可能なアンテナを有しているとともに移動路に沿って移動する物品に取り付けられた無線情報記憶媒体に対して、無線で情報処理を行う無線情報処理装置において、
第1アンテナおよび第3アンテナを有し上記無線情報記憶媒体のアンテナに対して情報通信を行うリーダ/ライタ部を備え、
上記第1アンテナおよび第3アンテナは、それぞれ上記物品の移動路に対向した第1アンテナ設置平面および第3アンテナ設置平面にそれぞれ設けられ、これら第1アンテナ設置平面および第3アンテナ設置平面は、互いにほぼ直交して設けられているとともに、第1アンテナと第3アンテナとは、上記移動路の方向に沿って互いに所定距離ずれて設けられていること
を特徴としている。
【0013】
また、この発明の他の態様に係る無線情報処理装置は、情報通信可能なアンテナを有しているとともに移動路に沿って移動する物品に取り付けられた無線情報記憶媒体に対して、無線で情報処理を行う無線情報処理装置において、
第1アンテナ、第2アンテナ、第3アンテナ、および第4アンテナを有し上記無線情報記憶媒体のアンテナに対して情報通信を行うリーダ/ライタ部を備え、
上記第1アンテナおよび第2アンテナは、上記物品の移動路に対向しているとともに上記移動路を間に挟んで互いにほぼ平行に対向した第1アンテナ設置平面および第2アンテナ設置平面にそれぞれ設けられ、
上記第3アンテナおよび第4アンテナは、上記物品の移動路に対向しているとともに上記移動路を間に挟んで互いにほぼ平行に対向し、かつ、上記第1アンテナ設置平面および第2アンテナ設置面とほぼ直交する第3アンテナ設置平面および第4アンテナ設置平面にそれぞれ設けられているとともに、第1アンテナおよび第2アンテナと、第3アンテナおよび第4アンテナとは、上記移動路の方向に沿って互いに所定距離ずれて設けられていることを特徴としている。
【0014】
上記構成の無線情報処理装置によれば、互いに直交する少なくとも2平面に設けられたアンテナを用いることにより、物品に設けられた無線タグの向きに関係なくいずれかのアンテナによって情報通信を行うことが可能となる。この場合、作業者は、無線タグが取り付けられた物品の向きを調整する必要がなく、作業効率の向上および作業時間の短縮を図ることが可能となる。
【0015】
この発明に係る無線情報処理装置によれば、上記第1および第2アンテナと、上記第3および第4アンテナとは、上記移動路方向に沿って互いにずれて設けられている。
また、この発明に係る無線情報処理装置は、上記第1および第2アンテナと、上記第3および第4アンテナとへ、タイミングをずらして送信信号を供給する手段を備えている。
【0016】
上記構成によれば、互いに直交する複数平面にアンテナを設けた場合でも、各アンテナから発生する磁界の相互干渉を低減し、充分な通信距離を得ることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係る無線情報処理装置について詳細に説明する。
図1に示すように、無線情報処理装置は、後述する無線タグの取り付けられた物品10が載置される載置面12を有する読み取りテーブル14と、読み取りテーブルに設置されたリーダ/ライタユニット16と、このリーダ/ライタユニットに接続されたホストコンピュータ21と、を備えている。
【0018】
読み取りテーブル14の載置面12はほぼ水平(X−Y平面)であり、作業者は、載置面上に載置された物品10をこの載置面に沿って移動させることが可能となっている。すなわち、後述するように、無線タグに対して情報処理を行うさい、物品10は、載置面12と平行な移動路Aに沿って移動される。
【0019】
リーダ/ライタユニット16は、角筒状に形成された支持枠18と、支持枠に取り付けられたコイル状の第1および第2アンテナ20a、20bと、第1および第2アンテナに接続されたユニット本体22と、を備えている。
【0020】
支持枠18は、その中心軸が移動路Aと平行になるように読み取りテーブル12に取り付けられ、支持枠18の1つの壁部は載置面12と同一平面に並んで設けられている。
【0021】
第1および第2アンテナ20a、20bは、支持枠16の内、移動路Aに対向しているとともに移動路Aを挟んで互いに平行に対向した2つの壁部、例えば、底壁18a、および上壁18bに固定されている。これら底壁18aおよび上壁18bは、第1および第2アンテナ設置面としてそれぞれ機能し、第1および第2アンテナ20a、20bは、これらの底壁18a、上壁18bとそれぞれ同一平面上に設けられている。
【0022】
また、ユニット本体22は、第1および第2アンテナ20a、20bに接続された図示しない送信アンプ、受信アンプ、変調回路、復調回路、制御部等を備え、インターフェースおよびケーブル24を介してホストコンピュータ21に接続されている。
【0023】
一方、図2に示すように、物品10に取り付けられる無線タグMは、例えば、矩形状の絶縁基板30と、絶縁基板表面に形成されたコイル状の送受信アンテナ32と、基板表面上に実装され送受信アンテナに接続された電子部品34と、を備え、送受信アンテナおよび電子部品を含む絶縁基板表面は、封止材36によって被覆されている。電子部品34は、情報記憶部として機能するLSI等を含み、このLSIには物品の管理情報が格納されている。
【0024】
図1に示すように、物品10は、例えば、その外表面、内表面、あるいは内部に無線タグMが取り付けられた塩化ビニル樹脂等のプラスチックからなる建材用の角柱パイプである。
【0025】
このような物品10に対して情報の読み取りあるいは書き込み処理を行う場合、図1に示すように、物品10を読み取りテーブル14の載置面12上に載置し、手動により、載置面上を移動路Aに沿って移動させる。この際、物品10をその長手方向が移動路Aと一致するように載置し、かつ、リーダ/ライタユニット16の支持枠18内を通して移動させる。
【0026】
一方、リーダ/ライタユニット16は、ホストコンピュータ21からの命令に応じて第1および第2アンテナ20a、20bに通電し、物品10に向けて各アンテナから命令信号を送信する。これに応じて、物品10に取り付けられた無線タグMはアンテナ32を介して応答信号を送信し、第1および第2アンテナ20a、20bの少なくとも一方は、応答信号を受信しユニット本体22を介してホストコンピュータ21に入力する。
【0027】
図3に示すように、リーダ/ライタユニット16側の一方のアンテナ、例えば、第1アンテナ20aと平行で距離H離れた平面に無線タグMのアンテナ32を配置し、無線タグMをY軸の回りで回転させて上記平面に対する無線タグの角度θを0度≦θ≦360度の範囲で変化させた場合、無線タグMに対する第1アンテナ20aの通信可能距離も変動する。
【0028】
図4は、無線タグMの角度θと、通信可能距離Hとの関係を示したもので、第1アンテナ20aの平面に対して、無線タグMのアンテナ平面が垂直に近づくに従って、通信可能距離Hが減少する。
【0029】
そこで、本実施の形態によれば、図1および図5に示すように、移動路Aを間に挟んで平行に対向する2つのアンテナ20a、20bを設けるとともに、これらアンテナ間の間隔Dは、各アンテナの最大通信可能距離をXとした場合、
0<D≦2Xに設定されている。
【0030】
例えば、間隔Dが0<D<Xの範囲に設定されている場合、第1および第2アンテナ20a、20bの通信可能範囲が重複し、これらアンテナ間を通る物品に取り付けられた無線タグMの向きが、第1および第2アンテナの設置平面に対して多少傾いている場合でも確実に情報通信を行うことができる。
【0031】
また、間隔DがX<D≦2Xの範囲に設定されている場合、物品10に取り付けられた無線タグMは、支持枠18内を通過する際、第1および第2アンテナ20a、20bのいずれか一方のアンテナの通信可能範囲から外れた場合でも、必ず他方のアンテナの通信可能範囲内を通過することになる。従って、無線タグMが第1および第2アンテナ20a、20bのアンテナ設置面に対して多少傾いている場合でも、また、一方のアンテナから大きく離れている場合でも、無線タグに対して確実に情報処理を施すことができる。
【0032】
また、第1および第2アンテナ20a、20b間の間隔DをXに近づけることにより、第1および第2アンテナの通信可能範囲の重複部分が増大し、リーダ/ライタユニット16の送受信能力が増大する。その結果、無線タグMに対して確実な情報読み取りおよび書き込み処理が可能となる。なお、間隔Dは、第1および第2アンテナ20a、20b間を物品10が通過できるように、処理物品の径、高さ等よりも大きく設定されている必要がある。
【0033】
なお、上述した実施の形態において、第1および第2アンテナ20a、20bは、支持枠18の底壁18aおよび上壁18b、つまり、水平な2平面上にそれぞれ設ける構成としたが、これらのアンテナは移動路Aを間に挟んでほぼ平行に対向する2つの平面内に設けられていればよく、例えば、支持枠18の両側壁、つまり、垂直な2平面(Y−Z平面)にそれぞれ設けられていてもよい。
【0034】
図6はこの発明の第2の実施の形態に係る無線情報処理装置を示している。物品10は、例えば、その外表面、内表面、あるいは内部に無線タグMが取り付けられた塩化ビニル樹脂等のプラスチックからなる建材用の円柱パイプである。第2の実施の形態によれば、このような物品10に取り付けられた無線タグMに対して情報の読み取りあるいは書き込みを行うため、リーダ/ライタユニット16は、上述した第1および第2アンテナ20a、20bに加えて、第3および第4アンテナ20c、20dを備えている。
【0035】
第3および第4アンテナ20c、20dは、支持枠18の壁部の内、移動路Aを間に挟んで互いに平行に対向しているとともに第1および第2アンテナ設置面と直交する壁部、つまり、両側壁18c、18d上に設けられている。これらの側壁18cおよび18dは、第3および第4アンテナ設置面としてそれぞれ機能し、第3および第4アンテナ20c、20dは、これらの側壁18c、18dとそれぞれ同一平面上に設けられている。これにより、第1ないし第4アンテナ20a〜20dは、移動路Aを囲むトンネル状に配置されている。
【0036】
そして、第3および第4アンテナ20c、20dも、第1および第2アンテナと同様に、ユニット本体22の送信アンプ、受信アンプ、変調回路、復調回路等に接続され、無線タグMに対して情報の読み取りおよび書き込み処理を行う。なお、図7は、各アンテナ20a〜20dを流れる送信電流の向きと、これによって生じる磁束の向きとを概略的に示している。
【0037】
上記のように構成された第2の実施の形態によれば、第1および第2アンテナ20a、20bと第3および第4アンテナ20c、20dとは互いに直交する平面内に設けられていることから、無線タグMの取り付けられた物品10を、これらのアンテナ20a〜20dの内側を通して移動させることにより、無線タグMがいずれの方向を向いている場合でも、無線通信を行うことができる。
【0038】
従って、作業者は、リーダ/ライタユニット16に対して物品10の向きを調整する必要がなく、作業性の向上および作業時間の短縮を図ることができる。
なお、上記第2の実施の形態においては、4つのアンテナを設ける構成としたが、互いに直交する2平面に設けられた2つのアンテナ、例えば、第1アンテナ20aと第3アンテナ20cのみを備えている場合でも、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【0039】
また、互いに直交する2平面に設けられたアンテナから発生する磁界は通信可能領域内の一部で相互干渉して打ち消し合い、その結果、通信可能距離が低下する恐れがある。そこで、このような相互干渉を防止するため、図8に示す第3の実施の形態によれば、第1および第2アンテナ20a、20bと、第3および第4アンテナ20c、20dとは、物品10の移動路Aに沿って互いに所定距離離間して設けられている。
【0040】
この場合、第1および第2アンテナ20a、20bから発生する磁束と、第3および第4アンテナ20c、20dから発生する磁束とが干渉する領域を低減し、各アンテナの通信距離を十分に維持することができる。
【0041】
また、第3の実施の形態によれば、読み取りテーブル14の載置面12には、移動路Aに沿ってローラコンベア40が設けられ、支持枠18内を通って延びているとともに、載置面の一部を構成している。ローラコンベア40は、平行に並んで回転自在に支持された多数のローラ42を有し、これらローラは、その回転軸が移動路Aと直交するように配設されている。なお、各ローラ42、および図示しないその他の支持機構部は、無線通信への悪影響を防止するため、電波を吸収しない材料、例えば、合成樹脂等によって形成されている。
【0042】
上記のように、載置面12にローラコンベア40を設けることにより、支持枠18内を通して物品10を移動させる際、重い物品でも容易に移動させることができ、作業者の労力低減および作業効率の向上を図ることができる。
【0043】
第1および第2アンテナ20a、20bから生じる磁束と、第3および第4アンテナ20c、20dから生じる磁束との相互干渉を低減する方法としては、上記のように、アンテナの配設位置をずらす構成に代わって、第1および第2アンテナへの送信タイミングと、第3および第4アンテナへの送信タイミングをずらす構成としてもよい。
【0044】
すなわち、図9に示すように、リーダ/ライタユニット22は、ホストコンピュータ21から読み取りあるいは書き込みのコマンドを受けると(ST10)、内部処理した後(ST11)、まず、水平面内に設けられた第1および第2アンテナ20a、20bに対してキャリアの送出を開始する(ST12)。そして、リーダ/ライタユニット16は、コマンド信号送出回数mを初期値0にリセットするとともに(ST13)、無線タグM側の電源立ち上がりに必要な所定時間を置いた後、第1および第2アンテナ20a、20bにコマンド信号を一定時間送信する(ST14)。
【0045】
無線タグMに対して第1および第2アンテナ20a、20bの少なくとも一方から情報通信がなされ、無線タグ側からレスポンス信号を受信した場合(ST15)、リーダ/ライタユニット16は、第1および第2アンテナ20a、20bへのキャリア送出を停止するとともに、レスポンス信号を内部処理した後、ホストコンピュータ21へ送信し情報処理を終了する(ST16〜ST18)。
【0046】
逆に、第1および第2アンテナ20a、20bから所定回数、例えば、m=3回、だけコマンド信号の送出を行っても無線タグMからレスポンス信号が得られない場合(ST20、21)、リーダ/ライタユニット16は、第1および第2アンテナ20a、20bに対するキャリア送出を停止する(ST22)。続いて、リーダ/ライタユニット16は、第3および第4アンテナ20c、20dにキャリアを送出した後(ST23)、コマンド信号送出回数mを初期値0にリセットするとともに(ST24)、一定時間コマンド信号を送信する(ST25)。
【0047】
無線タグMに対して第3および第4アンテナ20c、20dの少なくとも一方から情報通信がなされ、無線タグ側からレスポンス信号を受信した場合(ST26)、リーダ/ライタユニット16は、第3および第4アンテナ20c、20dへのキャリア送出を停止するとともに(ST16)、レスポンス信号を内部処理した後、ホストコンピュータ21へ送信し情報処理を終了する(ST17、ST18)。
【0048】
第3および第4アンテナ20c、20dから所定回数、例えば、m=3回、だけコマンド信号の送出を行っても無線タグMからレスポンス信号が得られない場合(ST27、28)、リーダ/ライタユニット16は読み取りエラーと判断して処理を終了するとともに(ST29)、ホストコンピュータ21へ読み取りエラーを送信する(ST16〜ST18)。
【0049】
このように第1および第2アンテナへの送信タイミングと、第3および第4アンテナへの送信タイミングをずらす構成とした場合でも、アンテナから発生する磁束の相互干渉を低減し、無線タグと良好な情報通信を行うことができる。
【0050】
なお、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、物品を手動で移動させる構成としたが、図10に示すように、一対のベルトコンベア44を所定の間隔を置いて並べて配置し、これらのベルコンベア間にリード/ライトユニット16を設けた構成としてもよい。
【0051】
この場合、ベルトコンベア44により物品10を自動的に搬送して4つのアンテナ20a〜20dの内側を移動させることができ、作業性の向上および作業時間の短縮を図ることができる。
【0052】
また、図10に示すように、リード/ライトユニット16は、移動路Aと直交する平面にそれぞれ設けられた第5および第6アンテナ20e、20fを更に備えていてもよい。すなわち、リード/ライトユニット16は、支持枠18の6面それぞれに設けられたアンテナを備えて構成されていてもよい。
【0053】
上記のような構成は、前述した建材用の角柱パイプ、円柱パイプ等の長尺な物品に代わって、長さの短い物品や球体の物品に埋め込まれた無線タグMを処理する際、特に有効であり、無線タグの向きに関係なく確実な情報処理を行うことができる。
【0054】
このように、本発明に係る無線情報処理装置は、角柱パイプ、角柱材、円柱パイプ、円柱材のような長尺な物品、球状の物品、建材に限らず、種々の物品について処理することができる。
【0055】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、物品の移動路を挟んでほぼ平行に対向する一対のアンテナを設けることにより、あるいは、移動路に対向しているとともに互いにほぼ直交する少なくとも2つのアンテナ設置面に設けられたアンテナを用いることにより、物品に取り付けられた無線情報記憶媒体の向きに関わらず、無線情報記憶媒体に対して、情報の読み取りおよび書き込みを容易に行うことが可能な無線情報処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態に係る無線情報処理装置を示す斜視図。
【図2】上記無線情報処理装置によって処理される無線タグを示す斜視図。
【図3】上記無線情報処理装置のアンテナと無線タグのアンテナとの位置関係を概略的に示す図。
【図4】上記無線情報処理装置における、無線タグの角度と通信距離との関係を示すグラフ。
【図5】上記無線情報処理装置における第1および第2アンテナの配置関係を示す正面図。
【図6】この発明の第2の実施の形態に係る無線情報処理装置を示す斜視図。
【図7】上記第2の実施の形態におけるアンテナと磁束との関係を示す図。
【図8】この発明の第3の実施の形態に係る無線情報処理装置を示す斜視図。
【図9】この発明に係る他の実施の形態に係る無線情報処理装置におけるリーダ/ライタユニットの処理動作を示す示すフローチャート。
【図10】この発明の第4の実施の形態に係る無線情報処理装置を示す斜視図。
【符号の説明】
10…物品
12…載置面
14…読み取りテーブル
16…リーダ/ライタユニット
18…支持枠
18a…底壁
18b…上壁
18c、18d…側壁
20a…第1アンテナ
20b…第2アンテナ
20c…第3アンテナ
20d…第4アンテナ
20e…第5アンテナ
20f…第6アンテナ
21…ホストコンピュータ
30…絶縁基板
32…アンテナ
40…ローラコンベア
42…ローラ
44…ベルトコンベア
Claims (3)
- 情報通信可能なアンテナを有しているとともに移動路に沿って移動する物品に取り付けられた無線情報記憶媒体に対して、無線で情報処理を行う無線情報処理装置において、
第1アンテナおよび第3アンテナを有し上記無線情報記憶媒体のアンテナに対して情報通信を行うリーダ/ライタ部を備え、
上記第1アンテナおよび第3アンテナは、それぞれ上記物品の移動路に対向した第1アンテナ設置平面および第3アンテナ設置平面にそれぞれ設けられ、これら第1アンテナ設置平面および第3アンテナ設置平面は、互いにほぼ直交して設けられているとともに、第1アンテナと第3アンテナとは、上記移動路の方向に沿って互いに所定距離ずれて設けられていることを特徴とする無線情報処理装置。 - 情報通信可能なアンテナを有しているとともに移動路に沿って移動する物品に取り付けられた無線情報記憶媒体に対して、無線で情報処理を行う無線情報処理装置において、
第1アンテナ、第2アンテナ、第3アンテナ、および第4アンテナを有し上記無線情報記憶媒体のアンテナに対して情報通信を行うリーダ/ライタ部を備え、
上記第1アンテナおよび第2アンテナは、上記物品の移動路に対向しているとともに上記移動路を間に挟んで互いにほぼ平行に対向した第1アンテナ設置平面および第2アンテナ設置平面にそれぞれ設けられ、
上記第3アンテナおよび第4アンテナは、上記物品の移動路に対向しているとともに上記移動路を間に挟んで互いにほぼ平行に対向し、かつ、上記第1アンテナ設置平面および第2アンテナ設置面とほぼ直交する第3アンテナ設置平面および第4アンテナ設置平面にそれぞれ設けられているとともに、第1アンテナおよび第2アンテナと、第3アンテナおよび第4アンテナとは、上記移動路の方向に沿って互いに所定距離ずれて設けられていることを特徴とする無線情報処理装置。 - 上記第1アンテナおよび第2アンテナと、上記第3アンテナおよび第4アンテナとへ、タイミングをずらして送信信号を供給する手段を備えていることを特徴とする請求項2に記載の無線情報処理装置。
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