JP4462564B2 - 通信特性測定システム - Google Patents

Description

本発明は、非接触通信ＩＣを含む測定対象と前記非接触通信ＩＣとリーダライタ・アンテナとの間の通信特性を測定する通信特性測定システムに関する。

ＩＳＯ１４４４３相当の非接触通信ＩＣカードおよびこの機能を内蔵した携帯電話端末として、フェリカ(Felica)チップという非接触通信ＩＣを搭載したものが知られている。（"Felica"はソニー株式会社の登録商標である。）この非接触通信ＩＣの通信アンテナは、より線か単線か、ワイヤかフレキかエナメルか、３巻品か４巻品か、など、アンテナの形状と材質、筐体の形状などの要因により、その通信特性は大きく変動する。端末開発に際してメーカーとしてのノウハウを蓄積するには、非接触通信ＩＣの通信アンテナの通信特性について精密な多くのサンプルデータと分析が必要とされる。

一般的に、ＩＳＯ１４４４３相当の非接触通信ＩＣカード技術においては、通信可能半径においても、コミュニケーションホール（通信不可領域）が発生することがある。リーダライタの発生する動作磁界のどの位置にどのような角度でＩＣカードが置かれるかによって磁気結合状態が変化する。磁気結合状態によってＩＣカードに誘起する電圧が変動し、回路を安定に動作させるための電圧制御によって、負荷インピーダンスが変化する。この負荷インピーダンスと負荷変調のためにスイッチする抵抗／キャパ下が並列接続されるが、その合成値の変化が少ない状態になる。非接触通信ＩＣカードアンテナの導線ループからリーダライタ（読取装置）のアンテナ導線を通過する磁束の通過度合いを表す係数Ｋが大きくなると、リーダライタとＩＣカードが互いに影響し合って共振状態が変化し、位相回転によって波形が変化する。

カード形状の非接触通信ＩＣの場合、ＩＣカードとリーダライタ間では電磁誘導の原理で磁界を電圧に変換する。誘起される電圧は、磁界の強さ（Ｈ）、受信コイルの内面積（Ｓ）、コイルの巻数、搬送波の周波数（ｆ）に比例する。ＩＣカードと特定のリーダライタとの間では、受信コイルの内面積と巻数は一定であり、搬送波の周波数は電波規制や標準規格で決められている。ただし、磁界の強さだけがリーダライタとＩＣカードのアンテナコイルの相対位置関係によって変化する。

携帯電話機等の電子機器に内蔵された非接触通信用アンテナでは、コイルの内面積とコイルの巻数も不定となり、コミュニケーションホールの発生箇所の予測シミュレーションはさらに困難となる。

したがって、非接触ＩＣカード技術を利用した電子機器の開発効率向上と品質向上を目的とした自動測定システムの普及は急務と考えられている。

より具体的には、携帯電子機器内蔵の非接触通信ＩＣの通信アンテナの通信特性の確認のため、開発工程において、最大通信距離の測定、３次元通信不可領域の測定（３次元ＮＵＬＬ点測定）、擬似改札機を用いた真偽判定測定、を実施する必要がある。当該測定作業の作業工数は膨大である。従来、この測定は手動または自動で行われている。

従来の手動操作による治具を用いた測定を行うシステムでは、測定システムの場合、最大通信距離測定作業、３次元通信不可領域の測定作業に際して、手作業で測定対象を保持したタワー治具を操作し、測定対象である携帯電子機器（非接触通信ＩＣ内蔵）または接触通信ＩＣカードと、リーダライタ・アンテナと間の距離を０ｍｍ〜２０ｍｍ程度の範囲で経験則により操作し、制御ＰＣのモニタ画面の目視により測定値をサンプルする。

この方式はデータサンプリングに時間工数を浪費する。ミリ単位による測定の場合、測定ポイントが非常に多くなる（最大通信距離測定時には１軸上０ｍｍ〜２００ｍｍで２００ポイント、３次元ＮＵＬＬ点測定時には２００ｘ２００ｘ２００の８００万ポイントとなる）。測定ポイントが多いとき、手動作業と目視によるデータサンプリングは作業担当者を心理的に圧迫することがあり、データ精度が低くなる、測定値の再現性が低くなる、あるいは測定手順が様々で測定担当者依存になる、といった不都合が発生することがある。

また、手作業方式の測定システムを改善するものとして自動方式の測定システムも知られている。従来の自動測定システムでは、測定対象を把持した把持部を１対の直動アクチュエータとしての、鉛直方向の移動（すなわち上下動）および水平方向に自動制御するための縦方向モータと横方向モータを用い、その動作を制御ＰＣで制御している。これにより、リーダライタ・アンテナに対する測定対象の垂直方向および水平方向の位置が自動制御される。

さらに、従来、６自由度多関節産業用ロボットを用いる自動方式のシステムも知られている。このロボットハンドは、６個の１軸回転が可能な関節を組み合わせ、先端に、測定対象を把持する把持部を設けたものである。

このような直交座標型の卓上ロボットや図４に示した６自由度多関節産業用ロボットを用いることにより、最大通信距離測定、３次元通信不可領域測定、共振周波数測定、改札性能試験の各測定作業において、測定結果の再現性の向上と収集データの精密化が期待できる。

なお、特許文献１，２には、球面アクチュエータを構成するための、３方向の自由度を有する球面超音波モータが開示されている。
特開２０００−２７０５６９号公報 特開２００３−７０２７２号公報

しかし、従来の自動方式の測定システムにおいては、直交座標型の卓上ロボットや６自由度多関節産業用ロボットの既存の製品がその動力源として、内部のステータにコイルを利用した電磁式サーボモータを採用している。そのため、モータが発する電磁界が、非接触通信ＩＣの通信アンテナの通信特性測定結果に影響を与えてしまう。

測定対象を測定位置に移動させた後、サーボモータの電源を一旦切り、直交座標型の卓上ロボットや６自由度多関節産業用ロボットに内蔵されるメカニカルブレーキによって、測定対象の携帯電子機器およびカードを測定ポイントにて空間位置固定するという手段が考えられる。

しかし、この方法では例えば空間位置固定しない測定作業においては、モータを停止させることができず、モータが発する電磁界が測定結果に影響を与えてしまう。特に、６自由度多関節産業用ロボットの第一、二関節には８０Ｗ以上の比較的大きな電磁界サーボモータが用いられることが多い。したがって、直交座標型の卓上ロボットや６自由度多関節産業用ロボットを用いて自動測定システムを構築したとしても、ロボットが用いるモータが発する電磁界が測定結果に影響を与えてしまう結果になることは否めない。

本発明はこのような背景において、動力源としてのモータが測定結果に影響を与えることのない通信特性測定システムを提供しようとするものである。

本発明による通信特性測定システムは、非接触通信ＩＣを含む測定対象を把持し、制御信号にしたがって、前記リーダライタ・アンテナに対する当該測定対象の位置を可変とする可変位置決め手段と、非接触通信ＩＣを含む測定対象と前記非接触通信ＩＣとリーダライタ・アンテナとの間の通信特性を測定する測定手段とを備え、前記可変位置決め手段は動力源として超音波モータを用いたことを特徴とする。

動力源として超音波モータを用いることにより、電力源が発生する電磁波をなくし、これにより、動力源が非接触通信ＩＣとリーダライタ・アンテナとの間の通信に与えることが防止される。

特に、超音波モータとしてはそのすべての部品に非磁性体の材料を用いることが好ましい。

本発明によれば、自動制御される可変位置決め手段を備えた通信特性測定システムにおいて、超音波モータを動力源として用いることにより、動力源が測定結果に影響を与えることを防止することができる。その結果、測定を自動化しつつ、高精度の測定を行うことが可能となる。

以下、本発明の好適な実施例を図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る測定システムの概略構成を示している。

台座１５０に直立する支柱１５５が固定され、この支柱１５５に対して水平方向に突出するアーム１５７が鉛直方向に摺動可能に支持されている。アーム１５７の下側には球面超音波モータ２３０を介して把持部１６３が取り付けられている。これにより把持部１６３で把持した測定対象の姿勢を制御することができる。この場合、把持部１６３を吊す軸周りの回転角および把持部１６３の仰角を変化させることができる。把持部１６３は測定対象１１０を把持できるように構成されている。測定対象１１０は、非接触通信ＩＣ内蔵機器またはカードである。カードの場合にはカードを収納するアダプタを介してカードを把持するようにしてもよい。

また、アーム１５７の鉛直方向の移動（すなわち上下動）を自動制御するための縦方向モータ２１０と、アーム１５７に対して、水平方向に摺動可能に取り付けられた測定対象１１０の水平方向の移動を自動制御するための横方向モータ２２０を設けている。これらのモータ２１０，２２０は直動アクチュエータを構成し、その動作は制御ＰＣ１４０により制御される。上記球面超音波モータ２３０の動作も制御ＰＣ１４０により制御される。これにより、リーダライタ・アンテナ１２０に対する測定対象１１０の垂直方向および水平方向の位置およびその姿勢が自動制御される。この例では、リーダライタ・アンテナ１２０には、リーダライタの制御基板およびアンテナ基板を内包している。

アーム１５７に取り付けられた測定対象１１０の下方の台座１５０上には、測定対象１１０と通信を行う非接触通信ＩＣカードリーダライタ・アンテナ１２０が配置される。このリーダライタ・アンテナ１２０は制御ＰＣ（データ収集ＰＣ）１４０とケーブルを介して接続される。台座１５０の近傍には測定対象１１０の非接触通信ＩＣの通信アンテナの共振周波数を測定するためのアンテナ１３０が配置され、このアンテナ１３０はケーブルを介して測定器１３２に接続されている。

図２は図１の測定システムの第１の変形例を示している。図１に示した構成要素と同様の部位には同じ参照符号を付し、重複した説明は省略する。図１の構成では、把持部１６３の姿勢制御ができるように把持部１６３を球面超音波モータ２３０で支持したが、図２では、台座１５０側に球面超音波モータ２３０を設け、これでリーダライタ・アンテナ１２０を姿勢制御可能に支持するようにしている。すなわち、リーダライタ・アンテナ１２０を支持する軸周りの回転角およびリーダライタ・アンテナ１２０の仰角を変化させることができる。

図３は図１の測定システムのさらに別の変形例を示している。この例は図１と図２の構成を折衷したものであり、把持部１６３とリーダライタ・アンテナ１２０の両方の姿勢を制御できるように、二つの球面超音波モータ２３０を用いている。

図４は本発明の第２の実施の形態に係る測定システムの概略構成を示している。この方式では、球面超音波モータ２３０を用いた６自由度マニピュレータを用いる。通常、多関節ロボットアームが動作範囲内の３次元空間内で、ワークをあらゆる姿勢で位置固定するためには６自由度必要である。この例では、３個の球面超音波モータ２３０を用い、各球面超音波モータ２３０でリンクを連結している。直列接続したリンクの一端はフロアに固定し、他端には把持部１６３を取り付けている。

６自由度のロボットアームを構成するにあたり、図５（ａ）に示すように、電磁式サーボモータを用いるならばモータは６個必要になる。図５（ｂ）に示すように、同等の機能のロボットアームを構成するのに球面超音波モータを用いるときは、必要なモータは３個で済む。

球面超音波モータを用いた６自由度マニピュレータによる効果として、以下の点を挙げることができる。すなわち、マニピュレータのリンクの設計において、縦弾性係数Ｅ、横弾性係数Ｇ、断面二次モーメント、断面二次極モーメントの計算量が１／２になり、リンクを構成する材料の設計工数が軽減される。また、より小型の６自由度マニピュレータを実現することができる。

図６は、把持部１６３の一構成例の平面図（ａ）および正面図（ｂ）を示している。平面図は正面図のＡ−Ａ’断面図である。把持部の爪（フィンガ）の開閉に進行波方式・非磁性・回転型の超音波モータから出力するトルクを利用する。

回転型超音波モータ２００のシャフト４７にはピニオン４３が結合されている。互いに平行にスライド可能に構成された１対のラック４１にピニオン４３が係合し、ピニオン４３の回転が１対のラック４１の平行スライド動作に変換される。ラック４１には測定対象を把持するための１対の爪４５が取り付けられており、ラック４１の平行スライド動作に伴って１対の爪４５の間隔が狭まったり広がったりする。この構成により、モータ２００の回転により測定対象１１０を１対の爪４５により把持することができる。

ワークである測定対象を把持する（爪部が閉じる）とき、超音波モータ２００の回転トルクを利用する。ワークの把持機能については、例えば、以下の３方式の機能を切り替えることができる。（１）一定の速度で超音波モータを回転させて爪部を閉じる。（２）一定の速度で超音波モータを回転させ、爪部が閉じ、ワークを把持し、回転速度が指定割合ぶん減速したらモータの回転を止める。（３）一定の速度で超音波モータを回転させ、爪部が閉じ、左右爪部の距離が指定距離［ｍｍ］になったらモータの回転を止める。

図６の構成の把持部では、ワークを把持した（爪部が閉じた）あとモータに電流が流れていなくても保持トルクが大きくワークを把持し続けることができる。ただし、超音波モータなので流れていても測定時に問題はない。

各部に用いられるモータとして超音波モータを利用することにより、モータが発する電磁界が、非接触通信ＩＣチップの通信アンテナの通信特性測定結果に影響を与えることなく、測定を実施することができる。また加えて、小型のロボットハンドを構成することが可能になる。

ここで、本発明において用いる超音波メータの動作原理について説明する。超音波モータの動作原理には、定在波方式と進行波方式の二種類がある。

図７は定在波方式の超音波モータの原理を説明するための図である。定在波方式の超音波モータは、圧電セラミック５１を１対の金属５２で挟んで一体化して圧電振動子（縦振動子とも呼ぶ）５０を構成する。圧電セラミック５１に圧電振動子５０の共振周波数近傍の交流電圧を印加すると、縦振動が発生する。圧電振動子５０の片端に出力取出用の振動片５３を取り付け、移動体５５に対して角度θだけ傾けて設置する。振動片５３の先端は繰り返して移動体５５を突っつくことにより、移動体５５を一定方向に移動させる。定在波方式超音波モータは、進行波方式超音波モータに比べて、動作原理上、単位体積当りの出力が大きい、駆動効率が高い、という特徴を持つ。ただし、振動子の出力伝達部が同じ場所であり、その接触面積が小さいので、出力伝達部の摩耗が大きく、かつ、出力伝達の方法が基本的に同一方向なので、反転が困難である、というデメリットを持つ。

図８は進行波方式の超音波モータの原理を説明するための図である。進行波方式の超音波モータは、圧電セラミック５９と金属等の弾性体５８を張り合わせて振動体６０を構成し、この振動体６０にばねなどの手段により加圧接触して移動体５５を設置する。圧電セラミック５９は、ステータとしての弾性体５８の片面に接着される。磨耗低滅のため、移動体５５の表面に耐磨耗性の摩擦材５７を設ける。圧電セラミック５９は、超音波振動を発生させる素子で、特定の高周波電圧を与えることによって、圧電セラミック５９自身が電歪により伸び縮みする。圧電セラミック５９に二組の駆動電極を形成し、所定の位相差を持った交流電圧を両組に印加すると、これにより発生した超音波振動は、ステータをたわませながら連続的に一方向に進む。盛り上がったり下がったり、この波形で進む超音波振動を、進行波と呼ぶ。振動体６０の表面上の点は楕円軌跡を描いて運動する。移動体５５は進行波の波頭でのみ振動体６０と接触し、楕円軌跡により摩擦駆動されて進行波の進行方向と逆の方向に移動する。

進行波方式の超音波モータは、定在波方式のものに比べ駆動効率は低いが、弾性波の進行とともに振動体と移動体の接触部分が連続的に変わり、接触面積が大きいので接触部分の磨耗を滅少できる。また、二つの印加電圧の位相差を±９０度に切り替えるだけで、進行波の進行方向を変えることができる。このように進行波の進行方向の反転により簡単に反転動作ができる。

図９は、進行波方式超音波モータの駆動方法を説明するための図である。
この場合、圧電セラミックの二組の駆動電極に所定の位相差（９０度）を持った二つの交流電圧Ｅ１，Ｅ２を同時に印加する。

定在波１： ε ｓｉｎωｔ ｃｏｓ ｋｘ
定在波２： ε ｃｏｓωｔ ｓｉｎ ｋｘ
ε ｓｉｎω ｔ ｃｏｓｋｘ ＋ ε ｃｏｓω ｔ ｓｉｎ ｋｘ
＝ε ｓｉｎ（ωｔ−ｋｘ）
ここに、εは振動の振幅値、ωは各週は数、ｔは時間、ｋは波数、ｘは進行方向の座標である。

進行波方式超音波モータの特徴をまとめれば次のとおりである。
・駆動効率が低い
・弾性波の進行とともに振動体と移動体の接触部分が連続的に変わり、しかも接触面積が大きいので接触部分の磨耗を減少できる
・反転が容易である
・減速機構なしで高トルクが得られる
・速度可変が容易である
・応答性が優れている
・保持トルクが大きく、静止時に電力が要らない
・非磁性材料で構成できる
・静粛性が優れている

この進行波方式は、振動体６０および移動体５５を円形に構成することにより回転型超音波モータを構成することができる。

図１０は回転型の超音波モータを用いて直動アクチュエータを構成した例を示す。回転型超音波モータは圧電セラミック６３、弾性体（ステータ）６４、ロータ６１、ベアリング６２および回転シャフト６５により構成される。回転シャフト６５にはネジ山が切られたネジ６６が形成または結合されている。一方、このネジ山と係合するネジ溝を内壁に有する円筒状のネジ受け６７がモータの円筒ケース６８内にその長手方向にスライド可能に支持されている。円筒ケース６８はモータに固定され静止状態にある。ロータ６１が回転するとこれに固着された回転シャフト６５が回転する。この回転によりネジ６６が回転し、ネジ受け６７を長手方向に沿って移動させる。ネジ受け６７はシャフト６９と結合されており、シャフト６９がネジ受け６７の移動とともに直線移動を行う。

超音波モータの部品としてはすべてに非磁性体の材料を用いている。例えば、直動アクチュエータを構成するモータの各種部品とその材料は次のとおりである。
ステータ：リン青銅またはセラミック
ロータ：セラミックまたはアルミニウム
シャフト：セラミックまたはリン青銅またはプラスチック
ベアリング：セラミック
ケース：プラスチックまたはアルミニウムまたはセラミック

このように、いずれの部品にも磁性体（強磁性体）の材料は用いない。これによりモータが通信特性に影響を与える可能性を極力排除する。近距離無線通信仕様の中でも磁束による誘導起電力を利用しているものは何らかの磁力（磁束）が通信領域内に存在すると誘導結合や変調処理に影響を与えることがある。したがって、磁性体を用いた超音波モータであっても、非磁性体材料を用いて構成することがシステムの信頼性と汎用性を向上させることになる。

図１１は、球面超音波モータの構成例を示している。球形のロータ７１をその両側から１対の圧電セラミック（ステータ）７２で挟み込む形で構成される。この球形超音波モータの部品としても非磁性体の材料を用いる。

図１２は、本実施の形態における通信特性測定システムの構成例として、制御ＰＣ１４０およびその周辺機器を示している。

制御ＰＣ１４０は、図示しないが、ハードウェア的には、ＣＰＵと、その制御プログラムを格納したＲＯＭ，ＨＤＤ等の記憶装置、データの一時記憶および作業領域を提供するＲＡＭ等のメモリ、入出力インタフェース、キーボード，マウス等の入力デバイス、ＬＣＤ，ＣＲＴ等の表示デバイスを備えて構成される。また、制御ＰＣ１４０には各種の周辺機器が接続される。

図１２の例では、制御ＰＣ１４０には、静止画や動画を得るための撮影機能を提供するカメラ３１１、非接触通信ＩＣ読取機能（変復調機能、暗復号機能、コマンド解析生成機能を含む）を提供するリーダライタ３１２、端末移動把持機能を提供するマニピュレータ・把持部３１３、温度・湿度検出機能を提供する温度計・湿度計３１４、暗号処理機能・乱数生成機能・ハッシュ関数機能を提供するスマートカードＩＣ３１５、共振周波数測定機能を提供する測定器（測定用アンテナを含む）３１６が接続される。

制御ＰＣ１４０は、カメラ３１１を制御する監視カメラ制御機能３０１、非接触通信ＩＣリーダライタ３１２と通信を行う読取装置間通信制御機能３０２、マニピュレータ・把持部３１３を制御するロボット制御機能（モータ制御機能、フィードバック制御機能を含む）３０３、温度計・湿度計３１４を制御する温度・湿度計制御機能３０４、スマートカードＩＣ３１５を制御するスマートカードＩＣ通信制御機能３０５、および、共振周波数測定器３１６を制御する測定器制御機能３０６を含む。

図１３は、本実施の形態における通信特性測定システムの処理手順例を示すフローチャートである。

まず、測定システム全体を制御する制御ＰＣがカメラ、測定器、読取装置、マニピュレータ、スマートカードＩＣ、など周辺機器の動作確認を行う（Ｓ１０）。

ついで、把持部が測定対象携帯端末を把持する（Ｓ１１）。

そこで、測定対象のアンテナ中心点を共振周波数測定用アンテナ１３０の中心点に密着させて、測定器１３２からの測定値を読み込み保存する（Ｓ１２）。ついで、予め定められた静的試験と動的試験を実行する（Ｓ１３，Ｓ１４）。静的試験は、リーダライタ・アンテナ１２０に対して測定対象を個々の測定位置に固定した状態で非接触通信ＩＣの通信状態を確認するものである。しかし、実施の測定対象はユーザが把持した状態でリーダライタ・アンテナ１２０に対して移動させながら用いられるのが通例である。そこで、動的試験では、リーダライタ・アンテナ１２０に対して測定対象を移動させながら、通信状態を確認する。これらの試験の詳細について後述する。試験終了後に、把持部が当該測定対象を開放し、返却する（Ｓ１５）。

なお、ステップＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１４の順序は任意である。

その後、次の測定対象があれば（Ｓ１６，Ｙｅｓ）、ステップＳ１２に戻って新たな測定対象について上記の試験を実行する。

次の測定対象がなくなれば、記憶している採取データ項目（共振周波数測定データ項目、静的試験時データ項目、および動的試験時データ項目）からハッシュ値を演算し、電子署名（デジタル署名ともいう）を生成し（Ｓ１７）、この電子署名とともに検定機関に測定結果データおよび測定環境データを送信する（Ｓ１８）。電子署名とは正当性を保証するためにデジタル文書につけられる署名情報であり、通常、周知の公開鍵暗号方式における電子署名の技術を利用して生成される。受信者は、送信者の公開している復号鍵を用いて送信者の電子署名を復号することにより、その文書が本当に送信者から送られてきたものである（改竄されていない）ことを確認することができる。検定機関はこの測定結果データに基づいて所定の検定を行い、その結果を検定申込者に返送する。

図１４は、図１２に示したステップＳ１３の静的試験の採取データの項目と値の例、単位、説明等を示している。具体的には次の通りである。なお、図１４の例は図１，図２に示したような直交軸型のアクチュエータを用いた例を示しているが、静的試験に図４に示したようなロボットアーム型のアクチュエータを用いることもできる。
（１）測定地点XYZ座標： 測定地点を示す３次元座標である。例えば(X,Y,Z)=（-114.110, -370.500, 175.160）
関節モータ回転角度： 関節モータの回転角度である。この例での「関節モータ回転角度」は図１または図２の球面超音波モータ２３０を想定している。例えば(A,B,C)=（90.000, -180.000, 0.000）、ここにＡ，Ｂ，Ｃは、それぞれ、把持部のＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の傾きを表している。
通信正当率： リーダライタと測定対象との間で正常な通信が行われる度合いである。例えばRESPONSE=99.9% (0999/1000)
「測定地点XYZ座標」としては、時間の経過に沿って移動する測定対象の軌跡を定める複数の位置の組み合わせを軌跡パターンとして、複数の軌跡パターンを予め用意しておく。
なお、Ｘ−Ｙは台座に平行な平面上での直交軸であり、ＺはＸ−Ｙ平面に垂直（支柱１５５に平行）な軸である。リーダライタ・アンテナ１２０の中心点と非接触通信ＩＣアンテナ中心点が密着する状態での両中心点の位置を測定位置の原点(X,Y,Z)=(0.000, 0.000, 0.000)とする。
（２）周辺温度/湿度： 単位は℃、％ｒｈ（相対湿度）である。
（３）測定時、測定地点XYZ座標におけるカメラ画像： ＶＧＡサイズ以上の解像度を持ったカメラの撮像画像、JPEG等が望ましい。
（４）測定開始前、筺体把持時点でのカメラ画像： ＶＧＡサイズ以上の解像度を持ったカメラの撮像画像、JPEG等が望ましい。
（５）測定終了後、筺体返却時点でのカメラ画像： ＶＧＡサイズ以上の解像度を持ったカメラの撮像画像、JPEG等が望ましい。
（６）ネットワークタイムスタンプ（時刻配信業務認定業者経由で取得した値を用いることが望ましい）： RFC1305、RFC-2030に記載のあるNTPおよびSNTPフォーマットタイムスタンプ
（７）測定対象筐体ＩＤ： 測定対象筐体毎に振られるユニークな識別情報
（８）非接触通信ＩＣＩＤ： 非接触通信ＩＣの製品毎に割り振られるユニークな識別情報
（９）測定担当者ＩＤ： 測定担当者毎に割り振られるユニークな識別情報、制御ＰＣに繋がったスマートカードＩＣから取得した値で代用してもよい。

図１５は、図１２に示したステップＳ１４のの動的試験の採取データの項目と値の例、単位、説明等を示している。具体的には次の通りである。なお、図１５の例はロボットアーム型のアクチュエータを用いた例を示しているが、動的試験に直交軸型のアクチュエータを用いることもできる。
（１）測定時の動作軌跡各点ＸＹＺ座標： 例えば、(X1, Y1, Z1)=（-114.110, -370.500, 175.160 ） → (X2, Y2, Z2)=（35.890, -370.50, 255.16） → (X3, Y3, Z3)=（-234.110, -370.50, 275.16） → (X4, Y4,Z 4)=（-114.110, -370.500, 375.16）
ＸＹＺ軸については静止試験の場合と同様である。但し、ロボットアームを用いた場合、ロボットアームの根本位置をロボットアームシステムの原点とする。
各関節モータ回転速度：J1=20.000, J2=15.000, J3=22.000, J4=32.000, J5=15.000, J6=0.000、
ここに、Ｊ１〜Ｊ６は図５（ａ）のマニピュレータ（ロボットハンド）の場合の各関節の回転速度を表わす。図５（ｂ）のマニピュレータの場合は各球面関節が二つの回転速度を兼ねる。また、球面モータの「回転速度」は印加する交流電圧の圧力値と周波数の少なくとも一方で決定される。
通信正答率：RESPONSE=99.9% (0999/1000)
（２）周辺温度/湿度： 単位は℃、％ｒｈ（相対湿度）である。
（３）測定時、測定地点XYZ座標におけるカメラ画像： ＶＧＡサイズ以上の解像度を持ったカメラの撮像画像、MOTION JPEG等が望ましい。
（４）測定開始前、筺体把持時点でのカメラ画像： ＶＧＡサイズ以上の解像度を持ったカメラの撮像画像、MOTION JPEG等が望ましい。
（５）測定終了後、筺体返却時点でのカメラ画像： ＶＧＡサイズ以上の解像度を持ったカメラの撮像画像、MOTION JPEG等が望ましい。
（６）ネットワークタイムスタンプ（時刻配信業務認定業者経由で取得した値を用いることが望ましい）： RFC1305、RFC-2030に記載のあるNTPおよびSNTPフォーマットタイムスタンプ
（７）測定対象筐体ＩＤ： 測定対象筐体毎に振られるユニークな識別情報
（８）非接触通信ＩＣＩＤ： 非接触通信ＩＣの製品毎に割り振られるユニークな識別情報
（９）測定担当者ＩＤ： 測定担当者毎に割り振られるユニークな識別情報

図１６は、本実施の形態における静的試験の一部の具体的な処理例を示している。静的試験では、上述したように、３次元ＮＵＬＬ点測定時にはＸＹＺ軸上で２００ｘ２００ｘ２００の８００万ポイント、という膨大な位置の測定が必要となる。しかしながら、各位置に順次移動停止を繰り返して試験を実行するには多大な時間を要する。そこで、本実施の形態では、通信保障領域として予め定められた３次元空間の試験範囲内で、測定対象を一定速度で移動させる（この動作をシークと呼ぶ）。シーク動作中、モータの電源はオンしたままである。このシーク時の通信結果に基づいて通信不可能領域の見当をつけてから、詳細測定を実施する。

まず、測定対象の位置が（X,Y,Z）=（0.000, 0.000, 0.000）という原点位置からＸ軸＋方向に数百ｍｍ、−方向に数百ｍｍ、Ｙ軸＋方向に数百ｍｍ、−方向に数百ｍｍ、Ｚ軸＋方向に数百ｍｍ、のようなシークによる測定範囲を取得する（Ｓ２１）。この測定範囲は、測定者が手入力してもよいし、機種毎、読取装置毎に固定値が設定されていてもよい。

次に、リーダライタの応答値のモニタリングを開始し（Ｓ２２）、測定対象を測定範囲内で、その全範囲を網羅するように所定の経路に従ってシークさせる（Ｓ２３）。例えば、ある当該測定範囲内のあるＺ値についてそのＸＹ平面上を所定のラスタ幅でラスタ走査し、Ｚ値を所定値ずつ変化させながら、同様のラスタ走査を反復して実行する。または、Ｚ値のＭＡＸからＭＩＮもしくはＭＩＮからＭＡＸへの上下走査を、ＸＹ平面上の(0,0)の位置から順次（MAX, MAX)まで反復して実行する。

このシーク時の応答値のモニタリング中、モニタリング通信失敗が発生した場合、その地点の座標を記憶する（Ｓ２４）。

シーク動作の終了後、当該記憶された地点の周辺（例えばXYZ±5〜15mmの範囲）で集中的にモニタリングを行う（Ｓ２５）。この場合は、測定対象を各位置で静止させて試験を行う。各座標位置では、関節モータの電源を切り、コンマゼロパーセントで正答率を算出するため、リーダライタと測定対象との間で所定回（例えば1000回以上）のモニタリング通信パケット交換を試行する。

以上、本発明の実施の形態による効果として、以下の点を挙げることができる。
（１）携帯電子機器(非接触通信ＩＣ内蔵）あるいは非接触通信ＩＣカードと非接触通信ＩＣカードリーダライタ・アンテナ間の通信特性測定作業において、精密かつ正確なデータを自動的に収集することができる。収集したデータは、既存の方式で取得したものに比べ、自動化測定システムが内蔵するモータから発する電磁界の影響が無く、より正確である。
（２）測定対象が空間位置を移動している状態の測定データを正確に取得することができる。なおかつ、測定対象を空間位置において３自由度で姿勢を制御できる。
（３）携帯電話機内蔵の非接触通信ＩＣ（ＩＳＯ１４４４３相当）の通信アンテナは、より線か単線か、ワイヤかフレキかエナメルか３巻品か４巻品か、など、アンテナの形状と材質、筐体の形状などの要因により、通信特性は大きく変動する。セット開発に際してメーカーとしてのノウハウを蓄積するには、精密な多くのサンプルデータと分析が必要とされる。その開発工数が軽減される。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。例えば、測定対象とリーダライタとの関係は相対的なものであり、両者の位置関係は逆であってもよい。

また、上記実施の形態で説明した測定システムを検定用のシステムではなく、社内計測器として用いる場合には、図１２に示した、スマートカードＩＣ通信制御機能３０５およびスマートカードＩＣ３１５の機能（すなわち、スマートカードＩＣによる電子署名機能および通信制御機能）、ならびに、図１３に示した、ステップＳ１７の処理は不要である。

本発明の第１の実施の形態に係る測定システムの概略構成を示す図である。 図１の測定システムの第１の変形例を示す図である。 図１の測定システムの第２の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る測定システムの概略構成を示す図である。 ６自由度のロボットアームの説明図（ａ）（ｂ）である。 本発明の実施の形態における把持部の一構成例の平面図（ａ）および正面図（ｂ）を示している。 定在波方式の超音波モータの原理を説明するための図である。 進行波方式の超音波モータの原理を説明するための図である。 進行波方式超音波モータの駆動方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態で用いる直動アクチュエータを構成した例を示す図である。 本発明の実施の形態で用いる球面超音波モータの構成例を示す図である。 本発明の実施の形態における通信特性測定システムの構成例として、制御ＰＣおよびその周辺機器を示す図である。 本発明の実施の形態における通信特性測定システムの処理手順例を示すフローチャートである。 図１２に示したステップＳ１３の採取データの項目と値の例を示す図である。 図１２に示したステップＳ１４の採取データの項目と値の例を示す図である。 本発明の実施の形態における静的試験の一部の具体的な処理例を示す図である。

符号の説明

４１…ラック、４３…ピニオン、４５，４６…爪、４７…シャフト、５０…圧電振動子、５１…圧電セラミック、５２…金属、５３…振動片、５５…移動体、５７…摩擦材、５８…弾性体、５９…圧電セラミック、６０…振動体、６１…ロータ、６２…ベアリング、６３…圧電セラミック、６５…回転シャフト、６６…ネジ、６８…円筒ケース、６９…シャフト、７１…ロータ、１１０…測定対象、１２０……リーダライタ・アンテナ、１３０…アンテナ、１３２…共振周波数測定器、１５０…台座、１５５…支柱、１５７…アーム、１６３…把持部、２００…回転型超音波モータ、２１０…縦方向モータ、２２０…横方向モータ、２３０…球面超音波モータ、３０１…監視カメラ制御機能、３０２…読取装置間通信制御機能、３０４…温度・湿度計制御機能、３０５…通信制御機能、３０６…測定器制御機能、３１１…カメラ、３１２…リーダライタ、３１３…マニピュレータ・把持部、３１４…温度計・湿度計、３１５…スマートカードＩＣ、３１６…共振周波数測定器

Claims (4)

1. 制御信号にしたがって開閉する１対の爪部を有し、前記爪部により非接触通信ＩＣを含む測定対象を把持する把持手段と、
   制御信号にしたがって、リーダライタ・アンテナに対する当該測定対象の位置を可変とする可変位置決め手段と、
   前記非接触通信ＩＣと前記リーダライタ・アンテナとの間の通信特性を測定する測定手段とを備え、
   前記可変位置決め手段は、先端に前記把持手段を取り付けたロボットアームを有する多関節ロボットであり、前記多関節ロボットの関節として球面超音波モータを用い、かつ、
   前記把持手段はその動力源として回転型超音波モータを用いたことを特徴とする通信特性測定システム。
2. 前記超音波モータはそのすべての部品に非磁性体の材料を用いた請求項１記載の通信特性測定システム。
3. 前記測定手段による測定は、リーダライタ・アンテナに対して測定対象を個々の測定位置に固定した状態で前記非接触通信ＩＣの通信状態を確認する静的試験、および、前記リーダライタ・アンテナに対して前記測定対象を移動させながら通信状態を確認する動的試験の少なくとも一方を含む請求項１記載の通信特性測定システム。
4. 前記静的試験では、与えられた３次元空間内で前記測定対象を前記リーダライタ・アンテナに対して所定の経路で移動させながら通信状態をモニタし、通信失敗となった地点について、その周辺を集中的に、前記測定対象を静止させてかつ前記超音波モータの電源を切断して通信状態の確認を行う請求項３記載の通信特性測定システム。