JP4203410B2 - Wireless tag recognition device - Google Patents
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Description
本発明は、電波を利用して非接触で無線タグを認識し、この無線タグのメモリに記憶された情報を読取ったりメモリに情報を書込んだりする無線タグ認識装置に関する。 The present invention relates to a wireless tag recognition device that recognizes a wireless tag in a non-contact manner using radio waves, reads information stored in a memory of the wireless tag, and writes information in the memory.
近年、固有のIDを記憶保持するとともに情報の書換可能なメモリを有し、非接触通信によりIDの読出しや任意の情報の書込み及び読出しができる無線タグが注目されている。無線タグは、小型のアンテナとICチップとからなる小型軽量のもので、物品の表面に貼付されたり物品に埋め込まれたりして、物品に設けられる。ICチップには、不揮発性のメモリと、前記アンテナで受信した電波(問合せ電波)に応答して前記メモリ内の情報を電波(応答電波)に変調し前記アンテナを介して発信させる制御回路とが設けられている。 In recent years, wireless tags that have a memory that can store and retain a unique ID and that can rewrite information and that can read IDs and write and read arbitrary information by non-contact communication have attracted attention. The wireless tag is a small and lightweight tag including a small antenna and an IC chip, and is attached to the surface of the article or embedded in the article to be provided on the article. The IC chip includes a nonvolatile memory and a control circuit that modulates information in the memory into a radio wave (response radio wave) in response to a radio wave (inquiry radio wave) received by the antenna and transmits the radio wave via the antenna. Is provided.
一方、この種の無線タグを認識する装置、すなわち無線タグのIDを認識して情報の読取りや書込みを行う無線タグ認識装置は、例えば2,45GHzのマイクロ波の電波送受信に対応したアンテナを接続している。そして、このアンテナから問合せ電波を発信し、この問合せ電波に対する無線タグからの応答電波を上記アンテナで受信することにより、交信エリア(タグ認識エリア)内に置かれた全ての無線タグを一括して認識するようになっている。換言すれば、アンテナの交信エリアから外れた無線タグの情報は認識することができない。そこで従来、アンテナの他に、このアンテナから放射された電波を反射させる放物曲線またはそれに類似した曲線の一部を含む電波反射板を設け、無線タグに照射されずに素通りした電波を電波反射板でその内方に反射させて、電波の散乱を防止し、アンテナからの電波を有効に利用するようにした技術が知られていた(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、アンテナに対向させて電波反射板を設置した場合、アンテナからの電波の電界強度は、反射波の波長の重なりによって増幅したり減衰したりする。このため、アンテナに近い部位ではアンテナから放射される電波の電界強度が高いので問題ないが、アンテナから離れた部位、つまり電波反射板に近い部位では、アンテナから放射される電波の電界強度が弱まる上、反射波によって電界強度がさらに減衰して無線タグの認識に必要な電界強度が得られなくなる領域が発生し、認識率が低下するという問題があった。 However, when a radio wave reflector is installed facing the antenna, the electric field strength of the radio wave from the antenna is amplified or attenuated by the overlapping of the wavelengths of the reflected waves. For this reason, there is no problem because the electric field intensity of the radio wave radiated from the antenna is high at a part close to the antenna, but the electric field intensity of the radio wave radiated from the antenna is weak at a part away from the antenna, that is, a part near the radio wave reflector. In addition, there is a problem in that the electric field strength is further attenuated by the reflected wave and a region where the electric field strength necessary for recognition of the wireless tag cannot be obtained is generated, and the recognition rate is lowered.
本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、アンテナから離れた部位でも高い認識率が得られる無線タグ認識装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made based on such circumstances, and an object of the present invention is to provide a wireless tag recognition device that can obtain a high recognition rate even at a site away from an antenna.
本発明は、少なくともタグ認識エリアを交信エリアとするアンテナを備え、このアンテナからの問合せ電波に対する無線タグからの応答電波をアンテナで受信してタグ認識エリア内に位置する無線タグを認識する無線タグ認識装置において、タグ認識エリアを挟んでアンテナと対向する位置に、アンテナから放射された電波を反射させる、電波反射面を平面とした電波反射板を設け、アンテナから問合せ電波を発信している間、アンテナと電波反射板の電波反射面との相対距離を近接する方向及び離反する方向に変化させて、反射波の重なりによって電界強度が進行波の電界強度よりも増幅される領域を変動させるようにしたものである。 The present invention comprises an antenna having at least a tag recognition area as a communication area, and a wireless tag for recognizing a wireless tag located in the tag recognition area by receiving a response radio wave from the radio tag in response to an inquiry radio wave from the antenna. In the recognition device, a radio wave reflector with a flat radio wave reflection surface that reflects the radio wave radiated from the antenna is provided at a position facing the antenna across the tag recognition area, and the interrogation radio wave is transmitted from the antenna. , by changing the direction of the direction and away from the vicinity of the relative distance between the signal reflection surface of the antenna and the radio wave reflecting plate, Ru varying the region to be amplified than the electric field strength electric field strength of the traveling wave by the overlap of the reflected wave It is what I did.
かかる手段を講じた本発明によれば、アンテナから離れた部位でも高い認識率が得られる無線タグ認識装置を提供できる。 According to the present invention in which such a measure is taken, it is possible to provide a wireless tag recognition device that can obtain a high recognition rate even at a site distant from the antenna.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を用いて説明する。
なお、この実施の形態は、スーパーマーケット等に構築され、買物籠に入れられた客買上商品に付された無線タグのメモリ情報を読取ることによって客買上商品の販売データを登録処理するようにした商品販売登録システムの無線タグ認識装置に本発明を適用した場合である。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
Note that this embodiment is a product constructed in a supermarket or the like, in which the sales data of the customer-purchased product is registered by reading the memory information of the wireless tag attached to the customer-purchased product put in the shopping basket. This is a case where the present invention is applied to a wireless tag recognition device of a sales registration system.
図1は本実施の形態の要部構成を示すブロック図であり、無線タグ認識装置は、タグ認識処理部10とタグ認識台20とから構成されている。タグ認識処理部10は、当該装置の上位機種(この実施の形態ではPOS端末30)との間のデータ通信を司るホストインターフェイス11、CPU,ROM,RAM等で構成されるコントローラ12、コントローラ12から与えられるデータを無線通信に適した変調信号に変調する変調部13、変調信号を増幅処理して、タグ認識台20に設けられたアンテナ21から問合せ電波として発信させる送信部14、アンテナ21で受信した電波信号を増幅処理する受信部15、増幅された電波信号からデータを復調してコントローラ12に与える復調部16及びコントローラ12の制御により後述する昇降モータ25の駆動,停止を切り換えるモータドライバ17によって構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of the present embodiment, and the wireless tag recognition device includes a tag
タグ認識台20は、前記アンテナ21と、このアンテナ21より下側の空間に仮想的に設定されたタグ認識エリアA内に固定され、無線タグが付された物品(この実施の形態では商品)を載置するためのテーブル22と、このテーブル22を挟んでアンテナ21と対向する位置に設けられ、アンテナ21から放射される電波を反射させる電波反射板23と、この電波反射板23をテーブル22の下側で上下に昇降させる昇降手段としての反射板昇降機構24及び昇降モータ25とから構成されている。
The tag recognition table 20 is an article (a product in this embodiment) that is fixed in a tag recognition area A that is virtually set in a space below the
図2はタグ認識台20の構造図であって、同図(a)は側面側から見た構造を模式的に示しており、同図(b)は正面側から見た構造を模式的に示している。テーブル22の後部中央より支柱26が立設されており、この支柱26の上端にアンテナ取付板27が設けられている。アンテナ取付板27は、テーブル22の直上にテーブル面と平行に固定されている。そして、アンテナ取付板27の下面に前記アンテナ21が取付けられている。
FIG. 2 is a structural diagram of the
テーブル22の下には、前記アンテナ21と対向するように電波反射板23が設けられている。電波反射板23は、図示しない昇降モータ25の動力により伸縮する反射板昇降機構24の上に配置されており、反射板昇降機構24の伸縮により、図示矢印で示す如く、上下に垂直移動するものとなっている。
A
テーブル22には、図示するように、客買上商品41,42,43が収納された買物籠40が置かれる。この状態で、タグ認識処理部10を起動させると、アンテナ21と各商品41,42,43に付されている無線タグとが交信を行って、タグ認識処理部10により無線タグが認識されるようになっている。
As shown in the figure, a
すなわち、タグ認識処理部10のコントローラ12は、上位機種であるPOS端末30から起動指令を受けると、図3の流れ図に示す処理を実行する。先ず、ST(ステップ)1として問合せ電波に相当するデータ信号を変調部13に与え、問合せ電波の発信を開始させる。また、ST2としてモータドライバ17を介して昇降モータ25の運転を開始させる。
That is, when the
これにより、変調部13で変調され、送信部14で増幅処理された問合せ電波がアンテナ21からタグ認識エリアに向けて周期的に発信される。また、昇降モータ25の回転により反射板昇降機構24が伸張動作し、電波反射板23が上昇,下降を繰返す。このとき、買物籠40に収納された各商品41,42,43にそれぞれ付された無線タグは、問合せ電波を必要充分な電界強度で受信すると動作し、メモリに記憶しているID,商品情報等のデータを応答電波として発信する。この応答電波はアンテナ21で受信され、受信部15及び復調部16で復調されてコントローラ12によって認識される。そして、コントローラ12によって認識された各無線タグのデータは、ホストインターフェイス11を介してPOS端末30に送信され、そのデータ中の商品情報に基づいて客買上商品の販売データが登録処理される。
Thereby, the inquiry radio wave modulated by the
その後、コントローラ12は、ST3としてPOS端末30から認識終了指令があるのを待機する。そして、認識終了指令を受けたならば、ST4として問合せ電波に相当するデータ信号を止めて問合せ電波の発信を停止させる。また、コントローラ12は、ST5として上昇または下降している電波反射板23が予め設定されているホームポジションに到達するのを待機する。そして、例えば図示しないセンサからの信号によりホームポジションに到達したことを検知すると、ST6としてモータドライバ17を介して昇降モータ25の運転を停止させて、この処理を終了する。
Thereafter, the
ここに、コントローラ12は、アンテナ21から問合せ電波を発信している間、アンテナ21と電波反射板23との相対距離を変化させる距離変化手段、詳しくは、アンテナ21から問合せ電波を発信している間、昇降手段(昇降モータ25,反射板昇降機構24)を動作させて電波反射板23を上下動させることで、アンテナ21と電波反射板23との相対距離を変化させる距離変化手段を構成している。また、コントローラ12は、アンテナ21で受信した応答電波からタグ認識エリアA内に位置する無線タグを認識するタグ認識手段を構成している。
Here, the
図4は、アンテナ21から放射される電波の電界強度(縦軸)とアンテナ21からの距離(横軸)との関係を示すグラフであり、図中実線Mは電波反射板23が無いときを示し、破線Nは電波反射板23がアンテナ21から距離Dだけ離れた部位に位置しているときを示している。また、電界強度Pは、問合せ電波を受信した無線タグが正常に動作し得る最低の電界強度を示している。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the electric field intensity (vertical axis) of the radio wave radiated from the
図示するように、電波反射板23が無い場合には、アンテナ21から放射される電波の電界強度Pは、アンテナ21からの距離が長くなるに連れて低下する。そして、所定の距離D2を越えると電界強度Pを下回る。ただし、この距離D2は、外部環境のノイズの影響を受けて前後に変動する。
As shown in the figure, when there is no
一方、電波反射板23を設けた場合には、アンテナ21から放射される電波(進行波)に電波反射板23からの反射波が重なり合うため、増幅と減衰を繰り返しながら低下する。そして、その増加率及び減衰率は、電波反射板23の反射面に近ければ近いほど大きい。
On the other hand, when the radio
図6は、ノイズの無い理想空間に本実施の形態のタグ認識台20を設置した場合において、電波反射板23の反射面から1波長(λ)の距離における進行波と反射波の合成波の波形変化を示すグラフであり、図中太実線S0は進行波の位相が0度のときを示し、細実線S1は進行波の位相が15度のときを示し、太破線S2は進行波の位相が30度のときを示し、細破線S3は進行波の位相が45度のときを示し、一点鎖線S4は進行波の位相が90度のときを示している。
FIG. 6 shows a composite wave of a traveling wave and a reflected wave at a distance of one wavelength (λ) from the reflecting surface of the
図から明らかなように、合成波は、反射面から1/2波長の位置で振幅が最大となる。すなわち、電界強度が増幅される。逆に、反射面から1/4波長の位置と3/4波長の距離では振幅が“0”となる。すなわち、電界強度が減衰する。因みに、2.45GHzマイクロ波の場合、波長は約12cmなので、電波反射板23より約6cm前方の地点では電界強度が上がり、約3cmと9cm前方の地点では電界強度が下がる。
As is apparent from the figure, the combined wave has the maximum amplitude at a position of 1/2 wavelength from the reflecting surface. That is, the electric field strength is amplified. On the contrary, the amplitude is “0” at the position of the quarter wavelength and the distance of the quarter wavelength from the reflecting surface. That is, the electric field strength is attenuated. Incidentally, since the wavelength is about 12 cm in the case of 2.45 GHz microwave, the electric field strength increases at a point about 6 cm ahead of the
図5は、図4において、アンテナ21からの距離D1,D2,D3(D1<D2<D3)の地点における進行波の波形と、反射波の波形と、合成波の波形を示している。
アンテナ21に比較的近い距離D1の地点では、反射板23が距離Dに位置することにより反射波の重なりによって電界強度が減衰するものの、その減衰率は小さく、アンテナ21から放射された電波(進行波)の電界強度が十分に高いので、この地点に置かれた無線タグは、電波反射板23の有無に係わらずアンテナ21からの問合せ電波に確実に反応する。
FIG. 5 shows the waveform of the traveling wave, the waveform of the reflected wave, and the waveform of the combined wave at points D1, D2, and D3 (D1 <D2 <D3) from the
At the point of the distance D1 that is relatively close to the
アンテナ21から遠く離れ、電波反射板23が無いときの電界強度が電界強度Pに近づいた距離D2の地点では、反射波の重なりにより電界強度が減衰して電界強度Pより低くなるので、この地点に置かれた無線タグは問合せ電波に反応しない。ただし、電波反射板23がなくても、外部のノイズや環境の影響により認識率は低い領域である。
At a point of distance D2 where the electric field strength is far from the
アンテナ21からさらに離れ、電波反射板23が無いときの電界強度が電界強度Pより低い距離D3の地点では、反射波の重なりにより逆に電界強度が増幅して電界強度Pより高くなる。したがって、この地点に置かれた無線タグは電波反射板23の効果によって問合せ電波に反応する。
At a point at a distance D3 where the electric field intensity is further away from the
さて、本実施の形態では、アンテナ21から問合せ電波を発信している間、昇降モータ25の運転により反射板昇降機構24を動作させて電波反射板23を上限昇降させることにより、アンテナ21と電波反射板23との相対距離Dを変化させている。これにより、反射波の重なりによって電界強度が進行波の電界強度よりも増幅される領域も上下方向に変動する。
In the present embodiment, while the inquiry radio wave is transmitted from the
例えば、今、図7(a)に示すように、電波反射板23がテーブル22の直ぐ下の最高位に位置しているとき、反射波の重なりによって電界強度が増幅して強電界となった領域Bがアンテナ21とテーブル22との略中間辺りに位置していたとする。この場合、買物籠40(不図示)に収納された商品41に付された無線タグ51は領域B内に位置しているので確実に反応し、タグ認識処理部10によって認識処理される。
For example, as shown in FIG. 7A, when the
この状態から、電波反射板23は下降する。そして、同図(b)に示すように、電波反射板23が最高位から略半分ほど降下すると、領域Bもテーブル22側に下降して、商品42に付された無線タグ52が領域B内に入る。これにより、無線タグ52は確実に反応し、タグ認識処理部10によって認識処理される。
From this state, the
さらに、電波反射板23が下降して、同図(c)に示すように、電波反射板23が最下位に位置したとする。そうすると、領域Bはテーブル22の直ぐ上まで下降する。このとき、商品43に付された無線タグ53が領域B内に位置するので確実に反応し、タグ認識処理部10によって認識処理される。
Furthermore, it is assumed that the
このように、アンテナ21とテーブル22との間の略中間地点よりテーブル22側のタグ認識エリアA1では、電波反射板23の上下動に対応して強電界領域Bが上下動するので、このタグ認識エリアA1内に位置する無線タグを確実に認識することができる。また、アンテナ21とテーブル22との間の略中間地点よりアンテナ21側のタグ認識エリアA2では、アンテナ21から放射される電波(進行波)の電界強度が十分に高いので、このエリアA2内に位置する無線タグも確実に認識することができる。かくして、本実施の形態によれば、タグ認識エリアA(A1+A2)内の無線タグの認識率を格段と向上させることができる。
In this way, in the tag recognition area A1 on the table 22 side from the substantially intermediate point between the
特に、従来は認識率が低かったアンテナ21から離れた部位でも、高い認識率が得られるので、非常に有益である。例えば、本実施の形態のように、買物籠40に入れられた複数の商品にそれぞれ付された無線タグを非接触で一括読取する場合、テーブル22の上に買物籠40を載せるが、このとき、アンテナ21とテーブル22の距離が狭いと、買物籠40を載せにくい上、商品が籠の上からはみ出しているときには載せられないおそれがある。これに対して、本実施の形態によれば、アンテナ21から離れた部位の認識率を高めたので、アンテナ21とテーブル22の距離を長く設計することができ、前述したような問題を回避することができる。
In particular, since a high recognition rate can be obtained even at a site away from the
なお、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
例えば、前記実施の形態では、商品販売登録システムの無線タグ認識装置に本発明を適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば郵袋に入れられた書留郵便物などに付された無線タグを一括読取するシステムの無線タグ認識装置に適用することも可能である。
The present invention is not limited to the one embodiment.
For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the wireless tag recognition device of the merchandise sales registration system has been described. However, the present invention is not limited to this, for example, a registered mail in a mail bag. It is also possible to apply the present invention to a wireless tag recognition device of a system that collectively reads wireless tags attached to the above.
また、前記実施の形態では、無線タグが付された物品を載置するためのテーブル22の上方にアンテナ21を配し、下方に電波反射板23を配したが、下方にアンテナ21を配し、上方に電波反射板23を配してもよい。また、いずれか一方の側方にアンテナを配し、それと対向するもう一方の側方に電波反射板23を配してもよい。ただし、商品販売登録システムの無線タグ認識装置に適用する場合には、テーブル22の上方にアンテナ21を配し、下方に電波反射板23を配した方が、買物籠40をテーブル22に載せやすい上、チェックアウトカウンタのスペースを有効に利用できるので効果的である。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、前記実施の形態では、アンテナ21と電波反射板23との相対距離を変化させるために電波反射板23を移動させたが、例えば、支柱26を伸縮自在としてアンテナ21を移動させてもよい。また、移動機構は特に限定されるものではなく、ユーザの必要に応じて適宜変更して実施されるものである。
In the above embodiment, the
10…タグ認識処理部、12…コントローラ、17…モータドライバ、20…タグ認識台、21…アンテナ、22…テーブル、23…電波反射板、24…反射板昇降機構、25…昇降モータ。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記タグ認識エリアを挟んで前記アンテナと対向する位置に置かれ、前記アンテナから放射された電波を反射させる、電波反射面を平面とした電波反射板と、
前記アンテナから問合せ電波を発信している間、前記アンテナと前記電波反射板の電波反射面との相対距離を近接する方向及び離反する方向に変化させて、反射波の重なりによって電界強度が進行波の電界強度よりも増幅される領域を変動させる距離変化手段と、
を具備したことを特徴とする無線タグ認識装置。 A wireless tag recognition device comprising an antenna having at least a tag recognition area as a communication area, and receiving a response radio wave from a radio tag with respect to an inquiry radio wave from the antenna by the antenna to recognize a radio tag located in the tag recognition area In
A radio wave reflector placed on a position facing the antenna across the tag recognition area and reflecting radio waves radiated from the antenna , with a radio wave reflection surface as a plane ;
While the inquiry radio wave is being transmitted from the antenna, the relative distance between the antenna and the radio wave reflection surface of the radio wave reflector is changed to a close direction and a separate direction, and the electric field strength is a traveling wave due to the overlap of the reflected waves. a distance changing means for the Ru varying the region to be amplified than the electric field strength,
A wireless tag recognition device comprising:
このアンテナより下方のタグ認識エリア内に固定され、前記無線タグが付着された物品を載置するためのテーブルと、
このテーブルを挟んで前記アンテナと対向する位置に設けられ、前記アンテナから放射された電波を反射させる電波反射板と、
この電波反射板を前記テーブルの下側で上下に昇降させる昇降手段と、
前記アンテナから問合せ電波を発信している間、前記昇降手段を動作させて前記電波反射板を上下動させる距離変化手段と、
前記アンテナで受信した応答電波から前記タグ認識エリア内に位置する無線タグを認識するタグ認識手段と、
を具備したことを特徴とする無線タグ認識装置。 An antenna for transmitting an inquiry radio wave to the radio tag in the tag recognition area and receiving a response radio wave from the radio tag for the inquiry radio wave;
A table for placing an article that is fixed in the tag recognition area below the antenna and to which the wireless tag is attached;
A radio wave reflector that is provided at a position facing the antenna across the table and reflects radio waves radiated from the antenna;
Elevating means for elevating and lowering the radio wave reflector on the lower side of the table;
While changing the inquiry radio wave from the antenna, distance changing means for moving the radio wave reflector up and down by operating the elevating means,
Tag recognition means for recognizing a wireless tag located in the tag recognition area from a response radio wave received by the antenna;
A wireless tag recognition device comprising:
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